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前景广阔的3D打印技术

更新时间:2023-08-22   |  点击率:621

增材制造(additive manufacturingAM)技术(也称为3D打印技术)20世纪80年代后期发展起来的新型制造技术。目前,增材制造成形材料包含了金属、非金属、复合材料、生物材料甚至是生命材料,成形工艺能量源包括激光、电子束、特殊波长光源、电弧以及以上能量源的组合,成形尺寸从微纳米元器件到10 m以上大型航空结构件,为现代制造业的发展以及传统制造业的转型升级提供了巨大契机。

 

3D打印技术的优势

3D打印技术避免了传统制造业的切割工艺,不需要模具制造。加工速度快,生产周期相对较短。更重要的是,3D打印在制造体积小、结构复杂的物体方面有很大的优势。通过集成印刷技术,不需要二次加工,通过计算机在线操作实现批量生产和远程控制。

3D打印技术具有代表性的是熔积成型技术。其工作原理是通过送丝装置将热熔长丝材料送入喷嘴。在计算机软件的控制下,加热喷嘴挤出软化的材料,并开始沿着物体的轮廓移动,直到半流动材料的填充和固化完成,从而形成3D打印产品。例如,对于塑料制品的三维打印,通过加热三维打印机的喷嘴使塑料熔化,挤出后塑料迅速冷却,并与周围材料粘合和覆盖。目前,FDM可以印刷金属、石蜡、ABSPLA、人造橡胶等,同时生产3D模型、机械零件、日用品等。广泛应用于建筑、汽车、航空航天和医疗领域。与传统机械加工生产相比,FDM技术具有成本低、材料广泛、原材料利用率高、污染少等优点。

 

突破瓶颈才能飞速发展

限制3D打印技术发展和应用的主要因素是3D打印材料的特殊性和打印设备的适用性。目前3D打印技术中可用的快速成型材料主要包括高分子材料、金属材料和无机非金属。虽然高分子材料在商用3D打印机中得到了广泛的应用,但其他材料的应用还处于探索的初级阶段(例如限于特定的塑料、树脂和金属材料,精度只能达到微米级),因此打印材料数量有限,极大地限制了3D打印技术的推广。

好在随着科技的不断发展和进步,未来会出现更多的成型材料和综合性能良好的材料,这将为3D打印技术的进一步发展和普及提供很好的支撑。另一方面,随着3D打印技术可用材料的不断增加和3D打印机工作能力的不断提高,3D打印机可打印的实体模型类型将呈现不断增加的趋势,3D打印技术的应用领域也将不断拓展。最重要的是,随着设备的完善和新兴技术的不断发展,3D打印产品的尺寸精度和材料性能将进一步提高,对传统机械和手工制造行业的影响将逐步显现。

拓宽应用领域也将推动3D打印产业全面进步。3D打印将与机器人、人工智能等技术一起,提高制造业生产线的柔性化程度,以更低成本生产定制产品,推动制造业生产方式由大规模生产向个性化定制转变。同时,凭借节约仓储和物流成本、快速响应本地市场的优势,3D打印将推动制造业向本地制造模式发展。此外,3D打印教育深入推广将会推动创客运动的兴起,家庭打印机、小型3D打印店更加普及,人们将能够制造自己设计的产品。未来,随着3D打印机、材料和后处理技术的发展,3D打印的应用领域将不断扩大。