3D打印(3DPrinting)技術,又稱“添加制造”(AdditiveManufacturing)技術。根據美國材料與試驗協會(ASTM)2009年成立的添加制造技術子委員會F42公布的定義,“添加制造”技術是“一種與傳統的材料去除加工方法相反的,基于三維數字模型的,通常采用逐層制造方式將材料結合起來的工藝,同義詞包括添加成型、添加工藝、添加技術、添加分層制造、分層制造,以及無模成型”。不過,為與現下流行的“3D”概念相契合,人們又為該技術起了一個更通俗的名字——“3D打印”,其內容涵蓋了產品生命周期前端的“快速原型”(RapidPrototyping)、全生產周期的“快速制造”(RapidManufacturing),以及其他所有添加工藝、技術、系統類別和應用。“3D打印”和“添加制造”這兩種稱謂,均表示同一概念。自1984年CharlesHull制作出第一臺3D打印機以來,3D打印技術歷經了近30年的發展,正逐步成為最有生命力的先進制造技術之一,其主要特點有:
第一,設計制造一體化。由三維模型直接驅動,在一定程度上實現了設計、制造的一體化,這是三維打印技術的一個最顯著特點。
第二,高度柔性。添加制造技術不受零件的形狀和結構的任何約束,使復雜模型的直接制造成為可能。
第三,縮短新產品的研制周期,降低研發成本。三維打印技術可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉換成真實的產品模型,從而可以對正處于設計階段的產品做出快速評價、修改及功能試驗,這樣既有效地縮短了產品的研發周期,又降低了經濟損耗。
3D打印原理:
所謂3D打印,即快速成型技術的一種,它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。這一成型過程不再需要傳統的刀具、夾具和機床就可以打造出任意形狀。它可以自動、快速、直接和精確地將計算機中的設計轉化為模型。
3D打印機采用分層加工,迭加成型方式來“造型”,會將設計品分為若干薄層,每次用原材料生成一個薄層,再通過逐層疊加獲得3D實體。這一點它與噴墨打印機工作方法十分類似,3D打印是一層一層地印,而噴墨打印機是一條直線一條直線地噴,通過若干直線的疊加形成圖像。它通過對計算機中三維軟件的識別,進行STL(三角網格格式)轉換,再結合切層軟件確定擺放方位和切層路徑,并進行切層工作和相關支撐材料的構造。
最后使用噴頭將固態的線型成型材料加熱成半熔融狀態之后擠出來,和支撐材料自下而上,一次一層的構鑄成最終實體。簡單地說,可以理解為軟件把物體分成若干個橫截面,而三維打印機將這些橫截面一次一層的沉淀、堆積,最終形成我們所需的實體。
3D打印簡史:
1986年,CharlesHull開發了第一臺商業3D印刷機。
1993年,麻省理工學院獲3D印刷技術專*。
1995年,美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權并開始開發3D打印機。
2005年,市場上首個高清晰彩色3D打印機SpectrumZ510由ZCorp公司研制成功。
2010年11月,世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。
2011年6月6日,發布了全球第一款3D打印的比基尼。
2011年7月,英國研究人員開發出世界上第一臺3D巧克力打印機。
2011年8月,南安普敦大學工程師開發出世界上第一架3D打印的飛機。
2012年11月,蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織。