哪些3D打印材料学就业前景最有前景

4月上海见2月11日前完成预登记,可享提前邮寄参观证!还有机会赢取迪士尼门票、红包、华为手机等多重壕礼!打印材料是3D打印制造的物质基础,开发性能优异的3D打印材料是推动3D打印行业进一步发展的强大动力。3D打印材料主要包括高分子材料、金属材料和陶瓷材料等。由于高分材料的热塑性、流动性和快速冷却粘结等特点,使高分子材料成为3D打印中消耗量最大、应用最广泛的加工耗材。3D打印高分子材料3D打印由于其加工的特殊性,需要加工材料具有多种重要性能,如可塑性强、耐热、耐磨损等。目前,3D打印高分子材料主要有高分子线材和高分子粉末等。(1) 3D打印高分子线材高分子线材即高分子线型材料,适用于熔融沉积成型(FDM)打印技术,主要有丙烯腈丁二烯苯乙烯材料(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)和聚醚醚酮(PEEK)等。ABS塑料是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯按一定比例制备的三元嵌段共聚物,分子链中苯乙烯充当刚性链段,丙烯腈和丁二烯为柔性链段,因此ABS材料具有韧性好、强度高、耐磨损的特点,是目前3D打印使用最多的工程塑料。 ABS材料主要用于熔融沉积成型(FDM)打印技术,一般打印温度为230℃左右,以其为原料的产品不仅强度和韧性较好,且产品的颜色种类丰富。但是,ABS塑料在打印完毕后遇冷收缩明显,所得制品会发生一定程度的变形,因此中国鑫达通过加入助剂的方法对ABS材料进行改性,以此降低ABS产品成型过程的收缩率,使ABS塑料能够更好的应用于3D打印技术中。PLA是一种环境友好型材料,降解后的产物是水和二氧化碳。PLA作为3D打印材料具有成型好、外观圆润和收缩程度小的特点。PLA和ABS是FDM打印技术中使用的两大主要材料,与ABS相比,PLA打印过程中没有刺激性气味产生,但打印的制品韧性较差,容易碎裂,需要对材料进行增韧处理才能满足打印产品的质量要求。PCL是另外一种较为重要的可降解材料,是由ε-己内酯开环聚合而成,具有优异的生物降解性、生物相容性和无毒性,被广泛用作医疗领域。PCL的熔点相对较低,只有60℃左右,和大部分生物材料一样,人们常常把它用作特殊用途,例如药物传输设备或是用来打印心脏支架等制品。同时,PCL还具有形状记忆特性,在3D打印中,由于材料熔点低,所以不需要特别高的打印温度,因此具有环保、节能的特点。PETG塑料是一种透明、非晶的生物型共聚酯,近年来才应用于3D打印领域中,PETG具有十分突出的韧性和高抗冲击强度,且打印加工温度低,几乎无气味产生,兼具了ABS和PLA许多的优良特性,因此PETG在3D打印产业当中具有广阔的发展潜力。PEEK材料具有较强的耐磨性、相容性、稳定性以及杨氏模量,是理想的人工骨骼替换材料,适合长期植入人体。基于熔融沉积成型原理(FDM)的3D打印技术安全方便、无需使用激光器、后处理相对简单,是与PEEK材料结合制造仿生人工骨的首选加工手段。(2) 3D打印高分子粉末3D打印高分子粉末材料适用于选择性激光烧结(SLS)技术。任何加热后能融化、粘结的粉末状材料都可以采用SLS技术加工。根据这个特点,除了高分子粉末以外,金属粉末和陶瓷以及其他的无机粉末材料也都可以采用SLS技术加工。与其他材料相比,高分子粉末3D打印过程耗能小、工艺过程简单、产品质量优异,因此高分子粉末成为了SLS加工的主要材料。制备高分子粉末的方法主要有机械深冷粉碎、悬浮及乳液聚合法和溶剂沉淀法等。以下介绍一下常用的3D打印粉材——尼龙(PA) 。PA材料有很好的抗冲击性、化学稳定性,不仅强度高,同时也具备一定的柔韧性,因此可以直接利用3D打印制造设备零件。利用3D打印制造的PA碳纤维复合塑料树脂零件,具有很高的韧度,可用于机械工具代替金属配件。基于PA类的工程塑料进行3D打印样件,可用于制作发动机周边零件、门把手套件、刹车踏板等。使用PA材料代替传统的金属材料,有利于最终解决了汽车轻量化问题。(3) 3D打印光敏树脂材料光敏树脂是一种应用于光固化快速成型技术的材料,光敏树脂本身并不是高分子材料,主要由齐聚物、光引发剂、稀释剂组成。其成型原理是在紫外光照射下(波长范围250~300nm),引发聚合反应使齐聚物转变为高聚物,从而固化成型。光敏树脂适用于立体平板印刷(SLA)技术,由于含有低沸点组分和光引发剂,为了保证光敏树脂的固化性能和加工精度,对原料的妥善保存显得尤为重要,这势必增加生产和环境维护成本。另外,3D打印光敏树脂制品的机械性能、耐候性和耐热性等都要比工程塑料差,因此,开发高性能的光敏树脂,提高产品质量是3D打印产业发展的一项重要工作。目前,已报道的光敏树脂种类繁多,主要有聚氨酯丙烯酸酯类、不饱和聚酯和环氧丙烯酸酯类等材料。到27日,第三十二届中国国际塑料橡胶工业展览会将会在上海·虹桥·国家会展中心举办。届时,作为国内高分子复合材料综合解决方案领导者——中国鑫达将展出3D打印、汽车、电子电器、轨道交通、食品包装、日用家居等众多应用领域的创新综合解决方案。CHINAPLAS 2018 国际橡塑展7.2L97(7.2H馆)展台届时,中国鑫达等候您的光临和指导!2月11日前完成预登记,可以提前获寄参观证,轻松无忧入场!
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[摘要]尽管目前,3D打印机还只是技术尝鲜者的玩意儿,但未来它会出现在企业办公桌上、录音室里、厨房间甚至客厅里。
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腾讯数码讯(编译:Raul)3D打印技术已经开始变得越来越有名,也越来越熟悉,似乎未来将成为一种主流的打印方式。而对于3D打印技术初学者来说,对于3D打印技术需要掌握哪些知识、3D3D打印机是否值得购买、购买3D打印机需要考虑哪些因素等问题,还是非常值得探讨一番。3D打印机不是我们爷爷一代所用的菊轮打印机,也不是妈妈一代所用的热敏点阵打印机。事实上,3D打印机和今天用来打印文档、照片的打印机没有任何相似之处。所谓“人如其名”,3D打印机用不同的材料,打印出三维立体的东西。3D打印机正在成为主流,美国的主要零售商,如史泰博、百思买和家得宝都有出售3D打印机。在亚马逊网站上,大家可以买到各种3D打印机和打印所需的材料。尽管目前,3D打印机还只是技术尝鲜者的玩意儿,但未来它会出现在企业办公桌上、录音室里、厨房间甚至客厅里。什么是3D打印首先,我们要搞清楚3D打印的概念。3D打印就是用材料逐层铺设,以形成三维物体的制造方法。3D打印使用不同的材料和技术,但通性是将包含三位数据的数字内容,打印成真实存在的物理物体。3D打印就是印刷吗3D打印就是印刷,尽管它和传统意义上的印刷并不一样。“印刷”的对象多是印刷品、出版物和照片,而且多数有模版。而3D打印是“从零开始”的技术,是将数字内容创造成真的东西。但从技术的角度来看,3D打印就是传统印花,只不过传统印刷的材料是墨水,而且多数只有一层。3D打印的不同之处在于,需要一层一层地铺设材料。3D打印的原理和传统打印机一样,3D打印也需要应用到多种技术。其中,最常见的就是大家都知道的熔融沉积成型(FDM),也被称为熔融长丝制造(FFF)。这种情况下,丙烯腈、聚乳酸(PLA)或其它热塑性材料被融化,通过加热的喷嘴被喷射出来,按层排列就绪。1990年代,Stratasys在IBM的帮助下发明了第一台商用3D打印机,就和其它面向消费者、爱好者和学校的3D打印机一样,使用了FDM-Stratasys公司发明的专业术语。在以光固化技术为基础的3D打印机中,紫外激光照射到对紫外线敏感的光致聚合物上,从而产生物体的剖面层。将每一个剖面层堆积并且黏合在一起,就组成想要的成品。而光学处理(DLP)3D打印是将液体聚合物暴露在数字光处理投影仪的光照之下,一层层地使聚合物层变硬,直到对象物体形成,剩余的液体聚合物被排出。多嘴喷射成型3D打印机类似喷墨式3D打印机,它将彩色、粘胶式粘合剂喷射到连续的粉末层中。这是速度最快的3D打印方法,也是少数支持多色打印的3D打印技术。选择性激光烧结(SLS)利用高能激光熔合塑料、金属、陶瓷或玻璃颗粒。物品被打印出来后,剩余的材料被回收。而电子束熔炼(EBM)利用电子束熔化一层又一层的金属粉末。这种技术下最常用的材料是钛,用来打印医疗植入物和飞机零件。根据不同的技术,3D打印机使用不同的材料,例如金属(不锈钢、焊锡、铝、钛)、塑料和聚合物(包括塑料与金属、木材和其它材料制成的复合材料)、陶瓷、石膏、玻璃甚至是食品如奶酪、冰块和巧克力。谁发明的3D打印80年代中期,查尔斯&#183;赫尔利用光固化技术,发米国了世界上第一台3D打印机。在当时,光固化是非常昂贵的新商业技术,基于该技术的机器成本往往在10万美元以上。1986年,赫尔成立3D Systems公司,该公司销售多种3D打印机,覆盖各种类别,包括入门级3D打印套装和针对企业用户的先进3D打印系统。3D打印的优势在3D打印技术的帮助下,设计师能够快读将自己的设计打印成3D模型或原型,然后对不满意之处进行修改。有了3D打印技术,产品制造商就可以按需生产,无需大量储备库存,就能减少仓储空间、控制成本和浪费。偏远地区的人,可以用3D打印机打印出需要但无法及时购买到的物品。从现实的观点来看的话,3D打印技术还能够帮助节省资金和减少材料浪费,这对制造业将产生革命性影响。另外,当3D打印技术真正地成熟一剂D打印机普及之后,消费者只要在家中就能打印出复杂的3D对象,例如电子设备。3D打印机能做什么设计师用3D打印机打印产品模型和原型,不过,越来越多的设计师开始用3D打印机制作最终产品,例如鞋子、家居、首饰、工具、三脚架、礼物和新奇的玩具。汽车和航空公司用3D打印机打印零部件,艺术家用3D打印机创作雕像,建筑师用3D打印机制作模型,考古学家用3D打印机修复文物,古生物学家用3D打印机复制恐龙骨骼化石。医生和医疗技术人员用3D打印机制作假肢、助听器、人造牙齿、骨移植物、器官、肿瘤副本,以及病人的体内构造。最近的例子是苏丹暴力事件受害者丹尼尔,装上了3D打印假肢手臂和手。与此同时,3D打印人体器官(如肾脏和血管)已再研发之中。食品制作是3D打印的另一项应用,我们也许可以用液体或糊状材料,打印出奶酪、冰块和巧克力。法国烹饪学院用自主开发的3D打印机制作有艺术感的美食,麻省理工学院打造了个被称为“Cornucopia”的3D打印机,MASA也在研究用3D打印机打印披萨之类的食物。目前,已有一些3D打印机制造商公布或推出了食用3D打印机。什么是3D打印服务没有3D打印机也能享受3D打印服务,一些3D打印服务提供商,如Shapeways和Sculpteo,用自己的3D打印机制作礼品等小物品,然后交付到旧客户手中,客户向它们传达自己的要求,它们根据这些要求进行制作。多数3D打印服务都有在线目录,上面列举了自己可以制作的物品。最近,史泰博宣布在一些门店和网上推出3D打印服务,UPS也在其中一些营业点提供类似的服务。3D打印需要怎样的软件几乎所有3D打印机都支持STL格式文件,这种格式的文件在任何CAD软件上都能完成,比较有代表性的CAD软件有需要付费的AutoCAD,或免费开源的谷歌SketchUp和Blender。如果不想自己制作3D打印文件,也可以到MakerBot Thingiverse之类的3D对象数据库里下载和打印。多数3D打印机都有与之配套的软件套件,3D打印机制造商会附赠磁盘或提供下载,从里面可以得到想要的一切。3D打印机的配套软件里通常包括控制打印机的软件,用来控制打印、分层材料、分辨率等可能会影响到最终成品的因素。当然,有些打印机也支持单独下载某一款管理程序,而非整个套件。3D打印的未来商用3D打印早已成为现实,但尚未普及,不过这种情况在未来几年内就会改变。不久之后,在车间里、办公桌上、书房里甚至厨房中,都将能看到3D打印机的身影。3D打印也许不会普及至每家每户,但对那些拥有了3D打印机的人来说,它将成为不可缺少的存在。现在,3D打印机只能用简单的材料打印出简单的东西。慢慢滴,我们会看到用多种材料、复合材料打印出来的复杂物品。今天,遥控器没电了可以换电池。明天,遥控器没了直接打印一个就行。另外,正如大家所料,3D打印技术在航空航天领域也会有更多的应用。美国航空航天局(NASA)正在国际空间站上试验3D打印机。最终,宇航员将能用3D打印机打印出自己在火星或其它星球上的栖息地。为了拯救阿波罗13号,宇航员死于一氧化碳窒息。美国宇航局也许需要找到能自制工具的方法。如果有了3D打印机,就有可能在几分钟内轻易解决这个问题。同样,南极基地的工作人员再也不需要等待6个月后的下一次补给,就能用3D打印机打印出需要的东西。还有3D打印假肢,3D打印助听器,3D打印牙套等等。3D打印技术也许还处于起步阶段,但对这一新技术的应用,已经出现爆炸式增长,就像20世纪70年代末的PC一样。而科技的发展总有出乎人意料之处,今天我们推测3D打印将在这些领域有所作为,未来3D打印或许或拓展出更广阔的发展空间也不一定。就像当初,谁能想到PC竟能发展成今天这个水平呢。当然,3D打印对人类社会的影响也许不会如PC那般深渊,但它确实具备改造制造行业甚至是消费方式的潜力。其实,千言万语汇总成一句话,3D打印技术未来充满前景,发展速度也会越来越快,应用范围也越来越广。来源:
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Copyright & 1998 - 2018 Tencent. All Rights Reserved  3D打印技术的兴起和发展,离不开3D打印材料的发展。正如前面所述,3D打印有多种技术种类,如SLS、SLA和FDM等等,每种打印技术的打印材料都是不一样的,比如SLS常用的打印材料是金属粉末,而SLA通常用光敏树脂,FDM采用的材料比较广泛如ABS塑料、PLA塑料等等。  当然,不同的打印材料是针对不同的应用的,目前3D打印材料还在丰富中,材料的丰富和发展也是3D技术能够普及、能够带来所谓“第三次工业革命”的关键。3D打印食物材料  3D打印行业是一个集产品销售、材料销售和服务销售一体的行业,本身的商业模式具有可持续的特征,这就意味着用户在购买3D打印机之后,还需要持续购买打印材料,这一点和打印机市场非常相似。目前,用户购买了3D打印机之后,只能在同一个厂商购买材料。虽然现在这个束缚已经逐渐消除,尤其在消费级3D打印机领域,FDM的材料基本标准化了,但是在工业级3D打印机领域打印耗材和厂商还是强关联的。  根据业内领先的厂商的报告,目前3D打印的材料已经超过了200种。从直接数字制造(DDM)角度来看,200多种材料还是非常有限的,因为现实中产品非常多,生产材料以及其组合也是纷繁复杂的。这些材料我们不可能一一解读,但是把这些材料归类之后,也不外乎石化产品类、生物类产品、金属类产品、甚至是石灰混凝土产品这样几大类,我们在这里和3D打印的应用介绍一样,进行归类介绍。具体的名词和材料特性不是重点,重点介绍这些材料在3D打印的特点和应用。  ABS 塑料类  ABS可以说是FDM最常用的打印材料,目前有多颜色可以选择,是消费级3D打印机用户最喜爱的打印材料,比如打印“乐高”类型的很多玩具,制作很多创意家居饰件等。ABS材料通常是细丝盘装,通过3D打印喷嘴加热熔解打印。由于喷嘴喷出之后需要立即凝固,喷嘴加热的温度控制在ABS材料热熔点高出1°C到2°C,不同的ABS由于熔点不同,对于不能调节温度的喷嘴,是不能通配的。这也是为什么最好在原厂商购买打印材料的原因。  PLA塑料类  PLA塑料熔丝可以说是另外一个非常常用的打印材料,尤其是对于消费级3D打印机来说, PLA可以降解,是一种环保的材料。PLA一般情况下不需要加热床,这一点不像ABS,所以PLA容易使用,而且更加适合低端的3D打印机。PLA有多重颜色可以选择而且还有半透明的红、兰、绿以及全透明的材料。和ABS同样的原因,PLA的通用性也有待提高。  亚力克 Acrylic类材料  亚力克(有机玻璃)材料表面光洁度好,可以打印出透明和半透明的产品,目前利用亚力克材质,可以打出牙齿模型用于牙齿矫正的治疗。  尼龙铝粉材料(Alumide)  这种材料在尼龙的粉末中参杂了铝粉,利用SLS技术进行打印,其成品就有金属光泽,经常用于装饰品和首饰的创意产品的打印中。    陶瓷—Ceramic  陶瓷粉末采用SLS进行烧结,上釉陶瓷产品可以用来盛食物,很多人用陶瓷来打印个性化的杯子,当然3D打印并不能完成陶瓷的高温烧制,这道手续现在需要在打印完成之后进行高温烧制。    树脂—Resin  树脂是SLA—Stereolithography光固化成型的重要原料,其变化种类很多,有透明的、半固体状的,可以制作中间设计过程模型,由于其成型精度比FDM高,可以作为生物模型或医用模型。  玻璃—Glass  真正的玻璃目前正在试验当中,玻璃粉末采用SLS技术进行打印,玻璃材质的变化种类就像树脂和聚丙乙烯一样多。    不锈钢—Stainless Steel  不锈钢坚硬,而且有很强的牢固度。不锈钢粉末采用SLS技术进行3D烧结,可以选用银色、古铜色以及白色的颜色。不锈钢可以制作模型、现代艺术品以及很多功能性和装饰性的用品。    其他金属—银、金和钛金属3D打印黄金材料  这些金属材料都是采用SLS的粉末烧结,金银可以打印饰品,而钛金属是高端3D打印机经常用的材料,用来打印航空飞行器上的构件。  彩色打印和其他材质彩色打印材料  彩色打印有两种情况,一种是两种或多种颜色的相同或不同的材料从各自的喷嘴中挤出,最常用的是消费级的FDM 双喷嘴的打印机,通过两种或多种材料的组合来形成有限的色彩组合。另外一种是采用喷墨打印机的原理,通过不同的染色剂的组合,和粘黏剂混合注入打印材料粉末中进行凝固,理论上这种技术可以打印出“真彩”的3D物品。打印材料通常选择为树脂、聚丙乙烯或ABS。“全彩”打印技术最成熟的是3D system公司,其次是以色列的Objet公司(已经与美国Stratasys公司合拼)。  混凝土的坚硬材料  其他的打印材质包括了水泥、岩石、纸张、甚至是盐,目前都是少量的研究应用。比如用混凝土来打印房子,目前荷兰有公司已经开始进行研制了,初步实验可以打印出来小的模型或预制件,也有人研究用木板或者纸张来打印家具,尤其是纸张可以利用回收的报纸,是很有前景的。  我们已经大致介绍了目前3D打印常用、能够使用的材料,3D打印的材料还在不断的发展,比如以色列Objet公司生产消费级和工业级的多款打印机,但是Objet公司更加重视在打印材料上面的研发,每年针对不同的行业推出相应的打印材料,比如医学使用的材料。另外我们应该认识到的是3D打印材料均是新开发和定制的,专用于3D打印的,不论是FDM还是SLA或SLS技术,其对材料的要求都很高,而且现在3D打印的材料价格还是比较贵的。材料的通用性是有待解决的问题,Objet每年推出好几款新材料,但是都只能应用在Objet自产的打印机上面,材料通用性目前在消费级打印机上面有所突破,但是工业级以及高端打印机的材料还是专属的。  作者:陈华杰游客&您好, 欢迎访问中国光学期刊网!
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2014全球3D打印机制造商排名及前景分析
发布:dengying&&&&|&&&& 13:13&&&&阅读:2855
  3D打印技术的出现激起了人们无比的热情并勾起了人们无限的遐想。它带来的不仅仅是差异化生产成本的下降,也不仅仅只是引发制造业的革命,而是从根本上改变了人们日常看待世界的方式&&我们眼中的物体不再是由一个个组件和部分构成,而是由一个个粒子构成。因而3D打印也被认为是未来30年最具发展潜力的新型技术之一。
  我们以2014年全球范围各大3D打印机制造商旗下产品的影响力和民众对其的认可度作为主要的依据,评出了2014年全球3D打印机制造商Top30,希望能反映和展示全球3D打印机制造领域的所有领先者,以飨读者。
  3D打印的概念早在19世纪末就已出现,1892年美国学者Blanther首次在公开场合提出使用层叠成型方法制作地形图的构想。这种堆叠薄层的方式制造三维形状物体的理念,也是3D打印的核心制造思想。经过不断的技术演进,逐渐形成了今天这种可以按照计算机3维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型的系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加塑造出3D实体产品。目前3D打印分为SLA、SLS、FDM和3DP四种主流的方式。
  光固化立体造型技术(StereoLithography Apperance,SLA)
  1986年,查尔斯&赫尔实现了用激光照射液态光敏树脂,固化分层制作三维物体的技术,并以光固化立体造型技术(Stereo Lithography Apperance,SLA)获得了专利。同年,查尔斯&赫尔成立了3D Systems公司,并于1988年推出了第一个面向公众的商业打印机SLA&250。
  SLA以光敏树脂的聚合反应为基础,在计算机控制下的紫外激光,沿着零件各分层截面轮廓,对液态树脂进行逐点扫描,使被扫描的树脂薄层产生聚合反应,由点逐渐形成线,最终形成零件的一个薄层的固化截面,而未被扫描到的树脂保持原来的液态。当一层固化完毕,升降工作台移动一个层片厚度的距离,在上一层已经固化的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂,用以进行再一次的扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上,如此循环往复,直到整个零件原型制造完毕。
  SLA技术有较高的精度和较好的表面质量,且成形速度较快,能制造形状特别复杂和特别精细的零件、模具、模型等;还可以在原料中通过加入其它成分,用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。不过由于树脂固化过程中产生收缩,不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。
  熔融沉积造型(Fused Deposition Modeling,FDM)
  1988年,美国学者Scott Crump研制出了熔融沉积制造工艺(Fused Deposition Modeling,FDM),他使用热塑性材料,如蜡、ABS、尼龙等。材料在喷头内被加热熔化,喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料以丝状挤出,材料迅速凝固,并与周围的材料凝结成形。1992年,Stratasys公司推出了第一台基于工艺熔融沉积制造(FDM)技术的3D打印机&&&3D造型者(3D Modeler)&,这标志着FDM技术步入了商用阶段。
  FDM工艺的关键是保持材料的半流动性。这些材料并没有固定的熔点,需要精确控制其温度。现在大红大紫的Makerbot、the Cube,还有RepRap它们都属于这类技术,只不过这些机器都是简化版。而专业级别的当属Stratasys的产品,例如Mojo、uPrint、Projet系列等。
  选择性激光烧结(Selected Laser Sintering,SLS)
  1989年,美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard发明了选择性激光烧结工艺(Selected Laser Sintering,SLS)。DTM公司于1992年推出了该工艺的商业化生产设备Sinter Sation。几十年来,奥斯汀分校和DTM公司在SLS领域做了大量的研究工作,在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作,并开发了相应的系列成型设备。国内也有多家单位进行SLS的相关研究工作,如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等,也取得了许多重大成果。
  SLS技术是将粉末预热到稍低于其熔点的温度,然后再将粉末铺平,利用激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地一层层烧结,全部烧结完后再去掉多余的粉末,最后得到烧结好的零件。
  SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说,任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料,甚至是金属。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统,所以SLS的应用越来越广泛。
  三维打印(3D Printing,3DP)
  1993年,美国麻省理工大学的EmanualSachs教授发明了三维印刷技术(3DP),它与SLS类似,采用粉末材料成形,如陶瓷粉末,金属粉末,所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的,而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将粉末粘合成型,看上去就像将零件的截面&印刷&在材料粉末上面一样。
  采用3DP技术的厂商,主要是Zcorporation公司、EX-ONE公司等,zprinter、R系列三维打印机为主,此类3D打印机能使用的材料比较多,包括石膏、塑料、陶瓷和金属等,而且还可以打印彩色零件,成型过程中没有被粘结的粉末起到支撑作用,能够形成内部有复杂形状的零件。此类打印机通过多碰头和喷嘴来提高速度。
  3DP成型速度快,成型材料价格低,适合做桌面型的快速成型设备,成型过程不需要支撑,多余粉末的去除比较方便,特别适合于做内腔复杂的原型,而且在粘结剂中可以添加颜料,可以制作各种彩色原型,这是该工艺最具竞争力的特点之一。但3DP制作出来的物品强度较低,只能做概念型模型,而不能做功能性试验。
  3D打印的现状和未来
  目前,3D打印依然存在一些问题, 3D打印机目前还存在技术相对单一、设备便携性差、效率低下、材料受限制、精度不够,成本较高等问题。而制作出来的东西相对于工业化大规模生产出的产品毛刺较多,需要打磨,质量较差,难被消费者认可。但是随着我们科研人员的不断努力,相信这些技术问题都只是暂时的。而3D打印出来的产品也最终会打动消费者,获得市场的肯定。
  3D打印技术虽然无法应用于大规模生产,但是对于小规模制造,尤其是高端的定制化产品,有着无比的优势。目前 3D打印已经广泛应用于军工、航天、医学、建筑、汽车、电子、服装、珠宝首饰等种领域。3D打印技术也被《时代》周刊选为2014年25项年度最佳发明。
  仅在过去一年中,美国海军试验了利用3D打印等先进制造技术快速制造舰艇零件,NASA利用3D打印技术制造了整台成像望远镜,Local Motors公司制作出了首台3D打印汽车并成功上路,Pi-Top更是成为了全球首款3D打印的笔记本电脑,通用电气公司使用3D打印技术改进了其喷气引擎的效率,美国三维系统公司的3D打印机能打印糖果和乐器&&这些成就无不向我们展示着3D技术已经在我们身边有着举足轻重的作用。
  而如今,走在3D打印前沿的科学家们已经不仅仅将3D打印材料限于金属和特定材料,半导体材料的3D打印已经在制作具有逻辑性和功能性的电子电路和微电路上取得了突破。而生物打印已经在3D打印技术中取得了巨大的进展。维克森林大学的艾塔拉博士已经成功打印出了植入人体尿道的印刷品;Organovo公司在竭尽全力地进行用于医学研究和治疗用途的功能性人体组织3D打印研究;Craig Venter团队和Cambrian Genomics公司甚至打印出了DNA&&没错,就是DNA!一次能打印一个碱基对!
  就我国而言,虽然目前3D打印还处于产业化起步阶段,还存在相关技术人员资源缺乏,联盟作用不明显,企业只能各自为战,应用市场主要停留在产品设计研发以及科普教育方面等诸多不足,但是资本和政策的重视和鼓励以及我们企业自身在自主技术上的努力已经在使得这种情况有了好转的条件,也造就了一些明星企业。例如,作为国内唯一一家拥有激光烧结3D打印机的研发能力以及相对应高分子材料粉末的生产能力的华署高科,在2014年成功研制出了世界上最快的工业级3D打印机。而桌面级产品多次获得国际大奖的太尔时代自主开发的UP!系列3D打印机在硬件、软件和易用性上都已达到相当高的水平,甚至与世界知名的Makerbot和CubeX系列相比也毫不逊色。
  现在,我国科研人员已经成功研制出了首台航天3D打印机,并已成功打印出了卫星星载设备的光学镜片支架,核电检测设备的精密复杂零件,飞机研制过程中用到的叶轮,汽车发动机中的异形齿轮等构件,而我国医生也成功采用3D打印技术为病人制作出了一块头盖骨并成功完成了手术&&这些创举是令人激动的。当然,普遍存在的仅仅利用设备做一些小小的消费产品打印,或不足以谈创业。
  尤其值得关注的是,随着生物材料3D打印技术的逐渐成熟,我们将可能以细胞为材料进行3D打印,直接打印人体组织、器官,甚至生命体。或者说我们谈的不是3D打印,未来,人人或都将能成为上帝!
来源:互联网周刊
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