18新利最新登入3d打印的工作原理

增材制造最早的应用是在20世纪80年代末和90年代初的快速成型(RP)中。原型让制造商有机会更仔细地检查物体的设计，甚至在生产成品之前进行测试。RP允许制造商比以前更快地生产这些原型，通常在构思设计的几天或有时几个小时内。在RP中，设计人员使用计算机辅助设计(CAD)软件，然后机器根据软件模型来确定如何构造物体。18新利最新登入通过一层一层地“打印”其横截面来构建该物体的过程被称为3d打印。

最早的发展3d打印技术发生在麻省理工学院和一家名为3D系统的公司。在20世纪90年代初，麻省理工学院开发了一种程序，并将其注册为3-D打印，正式缩写为3DP。截至2019年9月，麻省理工学院已经向六家公司授予了在其产品中使用和推广3DP工艺的许可证[来源:麻省理工学院］．

3D系统公司，总部位于南卡罗来纳的罗克希尔，自1986年成立以来，已经率先使用了各种3D打印方法。它甚至为自己的一些技术注册了商标，比如有限元装置(SLA)和选择性激光烧结(SLS)，本文后面将介绍每种方法。虽然麻省理工学院和3D系统公司仍然是3D打印领域的领导者，但其他公司也在这些AM技术的基础上，为专业市场带来了创新的新产品。

如今，一些曾用于RP的3d打印技术正被用于制造成品。这项技术在各个方面不断改进，从机器可以打印的细节的精细程度，到打印完成后清洗和完成物体所需的时间。工艺越来越快，材料和设备越来越便宜，可以使用的材料越来越多，包括金属和陶瓷。现在的印刷机从一辆小汽车的大小到一个微波炉的大小。

增材制造经常被比作，甚至被误认为是另一种常见的制造工艺计算机数控(CNC)加工。18新利最新登入然而，CNC是减法，与AM相反。在CNC加工中，材料从一些预先存在的块中去除，直到成品保留，就像用石头雕刻雕像一样。

现在你已经有了一些关于3d打印领域的背景知识，让我们来探索一些3d打18luck手机登录印技术。

3d打印的一种方法是直接3d打印。直接3d打印用途喷墨自20世纪60年代以来，该技术已用于2-D打印[来源:吉布森等人。］．和2-D喷墨打印机一样，3-D打印机的喷嘴来回移动，分配液体。不过，与2-D打印不同的是，喷嘴或打印表面上下移动，因此多层材料可以覆盖同一表面。此外，这些打印机不使用墨水;他们会添加厚厚的蜡和塑料聚合物，这些聚合物固化后形成坚固的3d物体的每个新横截面。

快速原型设计(RP)，我们在前面的文章中描述过，已经成为直接3d打印增长的主要因素。1994年，由Solidscape公司生产的ModelMaker机器成为第一个将喷墨方法应用于RP的商业成功技术[来源:吉布森等人。］．其他商用RP产品也随之推出。例如，今天的先进快速原型产品使用的技术，如多喷嘴的建模(MJM)，该公司通过数十个喷嘴同时工作来快速创建蜡原型[来源:G.W.P.］．

粘合剂3d打印与直接3d打印一样，它使用喷墨喷嘴将液体涂上并形成每一层。不过，与直接印刷不同的是，粘合剂印刷使用两种不同的材料组合在一起形成每个印刷层:细干粉加上液体胶水，或粘结剂。粘合剂3-D打印机需要两道工序来形成每一层。第一道工序滚出一层薄薄的粉末涂层，第二道工序用喷嘴涂上粘合剂。然后，建筑平台稍微降低，以容纳一层新的粉末，整个过程重复，直到模型完成。

前面提到的麻省理工学院的3DP工艺就使用了这种粘合剂方法。麻省理工学院授权公司开发使用3DP的产品，但要获得资格，公司必须使用某种独特的粉末和粘合剂材料组合。

粘合剂3d打印与直接3d打印相比有一些优势。首先，它往往比直接打印更快，因为通过喷嘴应用的材料更少。另一个优点是，你可以在这个过程中融入更广泛的颜色和材料，包括金属和陶瓷。

光聚合是一种3d打印技术，将液体塑料滴暴露在紫外线激光束下。在这种曝光过程中，光线将液体转化为固体。这个词来源于词根photo，意思是光和聚合物，描述了固体塑料的化学成分。

在2000年代，皮埃蒙特先进制造中心(PTCAM)是学校和企业的合作伙伴关系，在北卡罗来纳州提供金属加工技能的实践培训。PT CAM的一些培训包含了立体光刻设备3D系统公司。SLA使用光聚合，将激光引导过一桶液体塑料感光性树脂。与喷墨3d打印时，SLA会一层一层地重复这一过程，直到打印完成。

烧结是另一种增材制造技术，涉及熔化和融合颗粒在一起打印物体的每个连续横截面。选择性激光烧结(SLS)是一种用于3d打印的烧结形式。SLS依靠激光熔化阻燃塑料粉末，然后固化形成打印层。这与2d打印机的原理相似:他们融化碳粉，使其粘附在纸张上，从而产生图像。

烧结与制造金属物体是自然相容的，因为金属制造通常需要某种类型的熔化和重塑。使用金属作为烧结材料的一个例子来自3D Systems[来源:三维系统］．用LaserForm A6创建的对象比用其他方法(如压铸)制造的金属产品有几个优点。最大的优势之一是SLS可以实现高水平的精度。

到目前为止，我们已经了解了3d打印是如何发展的，18新利最新登入以及四种广泛采用的3d打印技术。接下来，让我们来看看打印三维物体的一般过程，无论你使用什么方法，它都适用。

无论3d打印机使用哪种方法，整体打印过程通常是相同的。在他们的书中增材制造技术:快速成型到直接数字化制造， Ian Gibson, David W. Rosen和Brent Stucker列出了通用AM流程中的以下八个步骤:

3d打印解决方案的可获得性和可负担性的提高使该技术对许多行业的人们具有吸引力。例如，汽车行业多年来一直使用3d打印技术来快速成型新的汽车部件设计。上图显示了由皮埃蒙特先进制造中心(PT18新利最新登入CAM)创建的流形原型。

的医疗行业人们急切地将3d打印应用于许多领域，比如打印义肢。传统的专业制作的假肢可能很昂贵，但3d打印机可以制作一个假手，只需50美元[来源:截肢者联盟]。同样，沃尔特·里德陆军医疗中心(Walter Reed Army Medical Center)也使用3d打印技术制作了模型，外科医生可以将其作为面部重建手术的指导。王］．一些专业的3d打印机制造商出售专门为牙科工作设计的机器。

航空航天行业的工程师将3d打印技术用于测试和改进设计，并展示其工作效果[来源:18新利最新登入戈登］．研究公司EADS对3d打印有一个更大胆的雄心:自己制造飞机部件，包括一架大型飞机的整个机翼。EADS的研究人员认为这是一项绿色技术，他们认为3d打印机翼将减轻飞机的重量，从而减少燃料的消耗。这将在一年内为航空公司减少约3000美元的二氧化碳排放。【来源:《经济学人》］

3d打印还有一些有趣的美学应用。设计师和艺术家们正在以创造性的方式使用它来制作艺术、时尚和家具。平面艺术家Torolf Sauermann创造了五颜六色的几何雕塑使用3d打印技术[来源:Jotero GbR］．荷兰的Freedom of Creation (FOC)公司销售由激光烧结聚酰胺制成的3d打印产品，包括具有复杂几何设计的灯具和由类似锁子甲的连锁塑料环组成的服装设计。FOC的设计和印刷服务也有许多企业客户，包括飞利浦、诺基亚、耐克、亚瑟士和现代[来源:船］．

3d打印技术的一个更美味的应用来自巧克力行业，该行业已经开发出了可以制作独特糖果的机器。虽然不适合大规模生产，但3d打印机可以将计算机设计的物体作为原型，或者仅仅是独特的定制款待[来源:Ooi认为］．想要更美味的食物吗?你可以用3-D打印机制作许多类型的食物——必须是你可以把它打成泥放进机器里的东西——但你可以用3-D打印机制作汉堡。需要注意的一点是:印刷食品与传统食品的质地不同[来源:豪斯］．

从历史上看，3d打印一直是一项昂贵的技术。文章前面描述的PTCAM的SLA成本超过25万美元;这种液体塑料的价格约为每加仑800美元。拥有这类设备的组织可能会出售有限元向其他人提供服务或允许公司购买使用设备的时间块。

今天，许多大型工业AM机器仍然昂贵，尽管没有以前那么昂贵。例如，在2019年9月，3D Systems公司的ProJet CPX 3000MJP 3600的售价不到10万美元，可以生产高达11.75英寸× 7.3英寸× 8英寸(298毫米× 185毫米× 203毫米)的高清模型[来源:BasTech］．

除了价格之外，3d打印机还有其他一些缺点。它们会消耗大量的能源，大约是常规制造所需电能的100倍。研究人员还发现，它们会释放出大量致癌颗粒和挥发性有机化合物，尤其是在像家里这样的小空间使用时。用于大多数3d项目的塑料也有其自身的问题。3d项目的塑料残余物可能最终会被填埋，并导致一次性塑料的地球危机。此外，塑料的强度各不相同，可能并不适合项目的所有组成部分。3d打印机速度也很慢，打印一个项目可能需要几天或几个小时[来源:3 d内幕］．

随着技术的进步，这些问题很可能会随着时间的推移而得到补救。但其他问题可能会持续存在。例如，人们已经做出了使用3d打印机的枪支，包括一名男子谁之前被剥夺了持枪许可。是否可以采取措施防止人们使用3d打印机制造枪支、刀具和其他武器?还有人担心侵犯版权。人们可以得到蓝图并打印一个物体，而不是从专利或版权所有者那里购买。可能是这样对专利持有者来说很困难追踪印刷专利产品并声称侵犯版权的个人(或数百人)。

尽管3d打印机还不常见，但它正在越来越多的家庭中出现，18新利最新登入库学校和创客空间。

随着技术的成熟，这些机器的价格也有所下降。例如，截至2019年，MakerBot Replicator Mini+的起价为1299美元[来源:MakerBot］．该公司出售12种标准颜色的PLA材料的小卷轴，起价18美元，限量版颜色(夜光，谁知道?)需要额外收费。

如果你不想在家用机器上挥霍，你可以自己制造一台。例如，物理学家和博客作者Windell Oskay自己制作了3d打印机2007年，该公司使用烧结方法从糖中制造物体。这个项目被称为CandyFab，在CandyFab.org。虽然这个项目已经关闭了，但你仍然可以读到关于它以及他是如何工作的。18新利最新登入

更专业的方法是购买3d打印服务。这些服务允许你发送你自己的计算机辅助设计文件，然后取回你的物品的高质量产品或由工业3d打印机创建的物品。提供3d打印服务的在线公司包括Shapeways和Ponoko。这些网站还让你可以选择建立一个在线商店，当其他人购买你设计的3d打印时，你可以赚钱。【来源:“塑造方法”，Ponoko］

随着成本的下降，3d打印技术也在不断改进。也许在未来，这些机器将成为解决日常问题的常见工具，如打印学校项目或打印新的家庭钥匙，而不是开车去五金店更换。