什么是3D打印技术?

天下2024-08-14 10:34:15

来源:华侨大学材料与工程学院

01.3D打印是什么?

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种,又称增材制造 ,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。 

02.3D打印的应用领域

3D打印技术是一种快速、灵活、精确的制造技术,它的应用领域非常广泛,涉及医疗、航空、汽车、建筑等领域。在接下来我们将重点介绍3D打印技术的应用领域及其优势。

医疗领域

  • 3D打印技术在医疗领域的应用非常广泛,可以用于生产医疗器械、植入物、仿真模型、医学图像分析等方面。

    生产医疗器械:3D打印技术可以制造各种形状复杂的医疗器械,如手术导板、人工关节、义肢等。这些器械可以根据患者的个体化需要进行定制,提高治疗的精确性和效果。

    仿真模型:3D打印技术可以根据患者的CT或MRI图像制造出精确的三维模型,用于手术前的模拟操作和手术后的康复训练,提高手术的精确性和安全性。

    航空领域

  • 3D打印技术在航空领域的应用主要是生产各种复杂结构的航空零部件,如发动机零部件、燃油喷嘴、气流隔板等。使用3D打印技术可以减少零部件的制造成本和生产周期,同时还可以大幅降低零部件的重量和提高性能,减少燃油消耗和排放。

    汽车领域

  • 3D打印技术在汽车领域的应用主要是生产汽车零部件和汽车模型。使用3D打印技术可以加速零部件的研发和生产,减少生产成本和生产周期,同时还可以实现个性化定制和小批量生产。

    03.3D打印发展的限制因素

    材料的限制

    虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印, 但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。

    研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展,但除非这些进展达到成熟并有效,否则材料依然会是3D打印的一大障碍。

    另外,打印机也还没有达到成熟的水平,无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。

    机器的限制

    3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平,几乎任何静态的形状都可以被打印出来,但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。

    这个困难对于制造商来说也许是可以解决的,但是3D打印技术想要进入普通家庭,每个人都能随意打印想要的东西,那么机器的限制就必须得到解决才行。

    知识产权的忧虑

    3D打印技术也会涉及到这一问题,因为现实中的很多东西都会得到更 加广泛的传播。人们可以随意复制任何东西,并且数量不限。

    在过去的几十年里,音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权,也是我们面临的问题之一,否则就会出现泛滥的现象。

    道德的挑战

    3D打印技术在建筑领域的应用主要是生产建筑模型和构件。使用3D打印技术可以实现建筑物的快速建造和个性化设计,减少浪费和节省时间成本。同时,还可以实现对建筑材料的精确控制和优化设计,提高建筑物的安全性和可持续性。

    04.3D打印发展方向

    标准和标准的制定机构

    当一间实验室作出了图纸,需要拿出来共享时,会发现有太多的格式和标准了,因此,3D 打印原型机这个领域看起来像是野蛮生长,毫无标准。

    开源的设计、配置和软件

    当有了统一的标准后,3D 打印行业将会迎来开源。太多的团队注重提高自己的3D 打印水平,在自我的闭环中发展。实际上,行业需要设备和软件的开源,在统一的标准下产生更多有用、高效、开放的创新。

    原型机实验室

    原型机打印并不受到重视,所以很多医疗器械商都是在一个脏乱、布满灰尘的地方放置打印设备。其实,现在已经有商业化运营的3D 打印实验室,来帮助这些企业打印出质量更高的原型机。 

    3D打印现如今已经被运用在很多重要的领域,但是和其他技术一样,3D打印也面临着一些发展的障碍。因此,3D打印的发展还有很长的路要走。


    编辑:孙沐雨

    最新评论