近几年来,随着3d打印技术的不断发展,3d打印机逐渐走出实验室,并被应用于更广泛的领域,3d打印机市场也在不断扩大中吸引了更多行业的目光。在势不可挡的3d打印潮流中,要真正利用好3d打印机需要首先了解3d打印机的工作原理,以及目前3d打印机都有哪些工艺?未来3d打印机又将如何深入改变各行业的工作模式,影响人们的生活?接下来我们就这些问题来深入探讨一下。
3d打印机的工作原理及主要工艺
3d打印机的基本工作原理是利用层层分割、累计成型的方法,克服产品的复杂性,一次成型免除拼装。不同的3d打印机所涉及的3d打印技术也有所不同,这主要由不同行业的需求来决定。目前3d打印机技术主要有FDM、PolyJet、SLA、SLM等几种。
FDM即熔体沉积成型技术,该技术不依靠激光作为成型能源,主要利用热塑性材料的热熔性、粘结性,在计算机软件程序的控制下,通过打印头挤出成细丝进行逐层堆积成型。FDM是最简单也是最常见的3D打印技术,通常应用于桌面级3D打印设备。1988年,由Stratasys打印公司的创始人科特克鲁姆普发明,并且Stratasys在1992年,出售了第一台基于熔融沉积成型技术的3D打印产品。
PolyJet即聚合物喷射技术,该技术原理与传统二维喷墨打印接近,通过阵列式喷头喷射光固化树脂,喷射完成后再通过紫外光照射固化成型,其最大特点在于可以同时喷射不同材料,实现多种材料、多色材料同时打印。
SLA即光固化成型技术,该技术依靠紫外光照射液态光敏树脂发生聚合反应,来逐层固化并生成三维实体,SLA是商业化的最早3D打印技术,其制备的工件尺度精度也非常高。
SLM即选区激光熔化成型技术,该技术通过采用精细聚焦光斑快速熔化预置金属粉末,可直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的零件,利用该技术的3d打印机得到的成品,其制作致密度可达99%以上。这也是目前金属3D打印成型中最普遍的技术
3d打印机的现状与未来
3d打印机目前已经在许多行业进行试用,不同的行业需求对于3d打印机的工艺也提出了更高的要求,而这种多样化的要求正是促进3d打印机工艺不断创新的动力。例如Stratasys在针对消费领域客户美国3M公司提出的需求时,Stratasys公司就专门研发了有针对性的性能卓越的3d打印P喷头,还建议在打印零件时为零件提供支撑点,同时,Stratasys公司基于此次服务的启发,随后就发明了一种与零件相切的支撑结构的构建方法,并申请了专利,通用汽车公司和匹兹堡州立大学就是当时的测试用户。
透过Stratasys3d打印机的应用就能看出,3d打印机正是在不断的应用中不断创新,并创造出新的价值,因此,3d打印机目前虽然未能得到大范围的普及,但在不久的将来,3d打印机必将突破材料和技术的限制,进入平民化阶段,深入我们的生活之中,成为各行业乃至家庭中的常见机器。
未来,机器必然可以制造机器,而3D打印机便是其中可以制造机器的智能机器,SmarTech Analysis发布的名为《2020年增材制造软件市场的机遇》的报告显示,预计3D打印软件行业收入2027年将增长到37亿美元,而2020年3D打印软件行业收入仅为4.6亿美元。这也表明3D打印软件不再是一个只服务于部分行业的小众领域,而是能够服务于社会各行业深入人们生活的一个重要领域。3d打印机所带来的影响并不局限于其打印出的产品,而在于产品背后带来的无限可能。
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