多噴頭的3D打印機能夠?qū)Χ喾N材料進(jìn)行組合打印。通過材料的堆疊和組合,打印的物品具有與單一材料所不同的物理和力學(xué)的特性。因此,通過不同材料的組合,可以產(chǎn)生性能不同的“新的材料”。這個優(yōu)勢提供給了我們利用控制材料的分布來控制物品的物理、力學(xué)及結(jié)構(gòu)的特性,從而能產(chǎn)生多樣化的物品,增加產(chǎn)品的靈活性。總之,3D打印技術(shù)被看重的三大優(yōu)勢是加速產(chǎn)品的研發(fā)過程、提供個性化和定制產(chǎn)品和增加生產(chǎn)的靈活性。從成型工藝上看3D打印突破了傳統(tǒng)成型方法,無需先行制作模具和機械加工,通過快速自動成型硬件系統(tǒng)與CAD軟件模型結(jié)合就能夠制造出各種形狀復(fù)雜的產(chǎn)品,這使得產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)周期縮短,生產(chǎn)成本大幅下降。當(dāng)然,3D打印作為一項年輕的成型工藝,還存在著許多的不足,比如成型時間慢、精度低、材料種類少、無法大批量生產(chǎn)等。現(xiàn)階段3D打印的實際使用仍屬于快速成型范疇,即為企業(yè)在生產(chǎn)正式的產(chǎn)品前提供產(chǎn)品原型的制造,業(yè)內(nèi)也稱作手板。因此,3D打印成型工藝現(xiàn)階段是作為與傳統(tǒng)制造工藝互補的方式存在,要成為主流的生產(chǎn)制造技術(shù)還尚需時日。但是要相信,人類對技術(shù)的追求是無限的,隨著3D打印設(shè)備和打印材料的研發(fā)的不斷進(jìn)步,3D打印技術(shù)會越來越被得到使用。計算機圖形學(xué)是3D打印中的不可或缺的一個重要研究領(lǐng)域。山西鼎砂型3D打印信息推薦
它會在心臟內(nèi)部制造“大量的洞”。在過去,這種類型的手術(shù)需要停掉心臟,將其打開并進(jìn)行觀察,然后在很短的時間內(nèi)來決定接下來應(yīng)該做什么。[30]但有了3D打印技術(shù)之后,巴查醫(yī)生就可以在手術(shù)之前制作出心臟的模型,從而使他的團隊可以對其進(jìn)行檢查,然后決定在手術(shù)當(dāng)中到底應(yīng)該做什么。這名嬰兒原本需要進(jìn)行3-4次手術(shù),而現(xiàn)在一次就夠了,這名原本被認(rèn)為壽命有限的嬰兒可以過上正常的生活。[30]巴查醫(yī)生說,他使用了嬰兒的MRI數(shù)據(jù)和3D打印技術(shù)制作了這個心臟模型。整個制作過程共花費了數(shù)千美元,不過他預(yù)計制作價格會在未來降低。[30]3D打印技術(shù)能夠讓醫(yī)生提前練習(xí),從而減少病人在手術(shù)臺上的時間。3D模型有助于減少手術(shù)步驟,使手術(shù)變得更為安全。[31]2015年1月,在邁阿密兒童醫(yī)院,有一位患有“完全型肺靜脈畸形引流(TAPVC)”的4歲女孩AdanelieGonzalez,由于疾病她的呼吸困難免疫系統(tǒng)薄弱,如果不實施矯正手術(shù)能存活數(shù)周甚至數(shù)日。心血管外科醫(yī)生借助3D心臟模型的幫助,通過對小女孩心臟的完全復(fù)制3D模型,成功地制定出了一個復(fù)雜的矯正手術(shù)方案。終根據(jù)方案,成功地為小女孩實施了長久手術(shù),現(xiàn)在小女孩的血液恢復(fù)正常流動,身體在中逐漸恢復(fù)正常。內(nèi)蒙古花盆砂型3D打印供應(yīng)商家這是3D打印工藝中的軟件部分。
DLP)光硬化樹脂[13]3D打印打印過程編輯3D打印三維設(shè)計英國工程師“打印”出無人飛機[14]三維打印的設(shè)計過程是:先通過計算機建模軟件建模,再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面,即切片,從而指導(dǎo)打印機逐層打印。設(shè)計軟件和打印機之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產(chǎn)生的三維文件的掃描器,其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。[13]3D打印切片處理打印機通過讀取文件中的橫截面信息,用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來,再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術(shù)的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。打印機打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素/英寸)或者微米來計算的。一般的厚度為100微米,即,也有部分打印機如ObjetConnex系列還有三維Systems'ProJet系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。用傳統(tǒng)方法制造出一個模型通常需要數(shù)小時到數(shù)天。
按照電腦設(shè)計的圖紙和方案,經(jīng)一臺大型3D打印機層層疊加噴繪而成,10幢小屋的建筑過程花費24小時。[37-38]2014年9月5日,世界各地的建筑師們正在為打造全球3D打印房屋而競賽。3D打印房屋在住房容納能力和房屋定制方面具有意義深遠(yuǎn)的突破。在荷蘭首都阿姆斯特丹,一個建筑師團隊已經(jīng)開始制造全球首棟3D打印房屋,而且采用的建筑材料是可再生的生物基材料。這棟建筑名為“運河住宅(CanalHouse)”,由13間房屋組成。這個項目位于阿姆斯特丹北部運河的一塊空地上,有望3年內(nèi)完工。在建中的“運河住宅”已經(jīng)成了公共博物館,美國總統(tǒng)奧巴馬曾經(jīng)到那里參觀。荷蘭DUS建筑師漢斯·韋爾默朗(HansVermeulen)在接受BI采訪時表示,他們的主要目標(biāo)是“能夠提供定制的房屋。”[16]2014年1月,數(shù)幢使用3D打印技術(shù)建造的建筑亮相蘇州工業(yè)園區(qū)。這批建筑包括一棟面積1100平方米的別墅和一棟6層居民樓。這些建筑的墻體由大型3D打印機層層疊加噴繪而成,而打印使用的“油墨”則由建筑垃圾制成。[39]2015年7月17日上午,由3D打印的模塊新材料別墅現(xiàn)身西安,建造方在三個小時完成了別墅的搭建。據(jù)建造方介紹,這座三個小時建成的精裝別墅,只要擺上家具就能拎包入住。這些材料所具備的硬度、斷裂伸長率、抗撕裂強度和拉伸強度,使其非常適合于要求防滑或柔軟表面的應(yīng)用領(lǐng)域。
輕松躋身前列超跑行列。[44]2015年7月,美國舊金山的DivergentMicrofactories(DM)公司推出了世界上3D打印超級跑車“刀鋒(Blade)”。全球首輛3D打印超級跑車誕生[45]3D打印電子行業(yè)3D打印筆記本電腦[46]2014年11月10日,全世界3D打印的筆記本電腦已開始預(yù)售了,它允許任何人在自己的客廳里打印自己的設(shè)備,價格為傳統(tǒng)產(chǎn)品的一半。這款筆記本電腦名為Pi-Top,將會到2015年五月才會正式推出。但是,通過口耳相傳,它現(xiàn)在已在兩周內(nèi)累計獲得了。[46]服裝服飾許多女人深知,遇到一件很合身的衣服是很不容易的事,用3D打印機制作的衣服,可謂是解決女人們挑選服裝時遇到困境的。一個設(shè)計工作室已經(jīng)成功使用3D打印技術(shù)制作出服裝,使用此技術(shù)制作出的服裝不但服裝服飾(2張)外觀新穎,而且舒適合體。這件裙子價格為,制作過程中使用了2,279個印刷板塊,由3316條鏈子連接。這種被稱作“4D裙”的服裝,就像編織的衣服一樣,很容易就可以從壓縮的狀態(tài)中舒展開來。創(chuàng)始人之一,并擔(dān)任創(chuàng)意總監(jiān)的杰西卡回憶說這件衣服花費了大約48個小時來印制。這家位于美國馬薩諸塞州的公司還編寫了一個適用于智能手機和平板電腦的應(yīng)用程序,這有助于用戶調(diào)整自己的衣服。使用這個應(yīng)用程序。如陶瓷、金屬、塑料,但與其不同的是3DP使用的粉末并不是通過激光燒結(jié)粘合在一起的。河南人像砂型3D打印定制
粉末狀3D打印材料的顆粒呈現(xiàn)球形狀,半徑在100微米以下。山西鼎砂型3D打印信息推薦
相對于等材制造工藝與減材制造工藝,3D打印具有許多的優(yōu)勢,已有很多文章進(jìn)行了詳細(xì)的分析與闡述。筆者認(rèn)為,相對于傳統(tǒng)的制造工藝,3D打印具有如下三個主要的優(yōu)勢:1.設(shè)計空間無限。對于幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜物品(比如內(nèi)部有非常復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或空腔結(jié)構(gòu)的物品),傳統(tǒng)的制造工藝是無法進(jìn)行加工的,需要將物品進(jìn)行分解分別加工再組裝。而3D打印將物體分解成一層一層的2D區(qū)域,因此加工任意復(fù)雜的物體都沒有問題,加工精度只是取決于打印機所能輸出的小材料顆粒。這是3D打印帶給我們大的優(yōu)勢,能讓設(shè)計者設(shè)計任意復(fù)雜的幾何形狀,設(shè)計空間無限。正是這個優(yōu)勢,給了我們在幾何設(shè)計與優(yōu)化方面大量需要解決的問題,后面會詳述。2.零技能制造。傳統(tǒng)的制造工藝設(shè)備龐大且昂貴,需要較高的技能才能進(jìn)行操作。而3D打印機(比如FDM3D打印機)小巧而廉價,有些已經(jīng)進(jìn)入家庭,使用簡單方便;相對于昂貴的鑄模,3D打印只需要一個數(shù)字化文件即可進(jìn)行成型。因此,通過3D打印,能夠輕松實現(xiàn)產(chǎn)品的個性化設(shè)計與定制,縮短了產(chǎn)品的研發(fā)時間。這個優(yōu)勢給了我們非機械專業(yè)的研究工作者,也能進(jìn)行相關(guān)的幾何、結(jié)構(gòu)、材料等方面的研究,加深和拓展了制造中所存在的相關(guān)研究問題。3.材料無限組合。山西鼎砂型3D打印信息推薦
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