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    3D打印機
    來(lái)源:作者:日期:2017-11-10 11:24:10點(diǎn)擊:8032次
    3D打印
    3D打印機3D Printers)是可以“打印”出真實(shí)的3D物體的一種設備,把數據和原料放進(jìn)3D打印中,機器會(huì )按照程序把產(chǎn)品一層層造出來(lái)。打印出的產(chǎn)品,可以即時(shí)使用。
    中文名 英文名    分  類(lèi)   功  能
     
    打印 3D printing 計算機 計算機圖形數據中生成物體
     
    目錄
    1、3D打印的簡(jiǎn)介
    2、3D打印的歷史發(fā)展
    3、3D打印的原理技術(shù)
    4、3D打印的過(guò)程
    5、3D打印的限制因素
    6、3D打印的社會(huì )評價(jià)
    7、3D打印應用領(lǐng)域
    8、3D打印的重要事件
    9、3D打印的發(fā)展方向
    10、3D打印的功能
    11、3D打印的操作流程
    12、3D打印的主要特點(diǎn)
    13、3D打印故障排除
    14、3D打印發(fā)展現狀
    15、3D打印政策引領(lǐng)

    1.  3D打印簡(jiǎn)介:
    3D打?。?DP)即快速成型技術(shù)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粘合材料,通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構造物體的技術(shù)。
    3D打印通常是采用數字技術(shù)材料打印機來(lái)實(shí)現的。常在模具制造、工業(yè)設計等領(lǐng)域被用于制造模型,后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造,已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類(lèi)、工業(yè)設計、建筑、工程和施工(AEC)、汽車(chē),航空航天、牙科和醫療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應用。
    2. 3D打印歷史發(fā)展
    3D打印技術(shù)出現在20世紀90年代中期,1986年,美國科學(xué)家Charles Hull開(kāi)發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機。實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同,打印機內裝有液體或粉末等“打印材料”,與電腦連接后,通過(guò)電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來(lái),最終把計算機上的藍圖變成實(shí)物。這打印技術(shù)稱(chēng)為3D立體打印技術(shù)。

    2.1研發(fā)產(chǎn)品

    1) 家用3D打印
    德國發(fā)布了一款迄今為止最高速的納米級別微型3d打印機——Photonic Professional GT。 這款Photonic Professional GT 3D打印機,能制作納米級別的微型結構,以最高的分辨率,快速的打印寬度,打印出不超過(guò)人類(lèi)頭發(fā)直徑的三維物體。
    2) 最小的3D打印機
    世上最小的3D打印機來(lái)自維也納技術(shù)大學(xué),由其化學(xué)研究員和機械工程師研制。這款迷你3D打印機只有大裝牛奶盒大小,重量約3.3磅(約1.5公斤),造價(jià)1200歐元(約1.1萬(wàn)元人民幣)。相比于其他的打印技術(shù),這款3D打印機的成本大大降低。研發(fā)人員還在對打印機進(jìn)行材料和技術(shù)的進(jìn)一步實(shí)驗,希望能夠早日面世。
    3) 最大的3D打印
    華中科技大學(xué)史玉升科研團隊經(jīng)過(guò)十多年努力,實(shí)現重大突破,研發(fā)出全球最大的“3D打印機”。這一“3D打印機”可加工零件長(cháng)寬最大尺寸均達到1.2米。從理論上說(shuō),只要長(cháng)寬尺寸小于1.2米的零件(高度無(wú)需限制),都可通過(guò)這部機器“打印”出來(lái)。這項技術(shù)將復雜的零件制造變?yōu)楹?jiǎn)單的由下至上的二維疊加,大大降低了設計與制造的復雜度,讓一些傳統方式無(wú)法加工的奇異結構制造變得快捷,一些復雜鑄件的生產(chǎn)由傳統的3個(gè)月縮短到10天左右。
    大連理工大學(xué)參與研發(fā)的最大加工尺寸達1.8米的世界最大激光3D打印機進(jìn)入調試階段,其采用“輪廓線(xiàn)掃描”的獨特技術(shù)路線(xiàn),可以制作大型工業(yè)樣件及結構復雜的鑄造模具。這種基于“輪廓失效”的激光三維打印方法已獲得兩項國家發(fā)明專(zhuān)利。該激光3D打印機只需打印零件每一層的輪廓線(xiàn),使輪廓線(xiàn)上砂子的覆膜樹(shù)脂碳化失效,再按照常規方法在180℃加熱爐內將打印過(guò)的砂子加熱固化和后處理剝離,就可以得到原型件或鑄模。這種打印方法的加工時(shí)間與零件的表面積成正比,大大提升打印效率,打印速度可達到一般3D打印的5—15倍。
    4) 彩印3D打印
    2013年5月上市了這種類(lèi)型的3D打印機新產(chǎn)品“ProJet x60”系列。ProJet品牌主要有四種造型方法的裝置。其余三種均是使用光硬化性樹(shù)脂的類(lèi)型,包括用激光硬化光硬化性樹(shù)脂液面的類(lèi)型、從噴嘴噴出光硬化性樹(shù)脂后照射光進(jìn)行硬化的類(lèi)型(這種類(lèi)型的造型材料還可以使用蠟)、向薄膜上的光硬化性樹(shù)脂照射經(jīng)過(guò)掩模的光的類(lèi)型。高端機型ProJet 660Pro和ProJet 860Pro可以使用CMYK(青色、洋紅、黃色、黑色)4種顏色的粘合劑,實(shí)現600萬(wàn)色以上的顏色ProJet 260C和ProJet 460Plus使用CMY三種顏色的粘合劑)。
    5) 3D打印機器人
    2013年11月23日,西安電子科技大學(xué)展出3D打印機器人,這是一臺遠程體感控制服務(wù)機器人,最主要的功能是照顧老人。很多老人行動(dòng)不便,有了機器人助手,只要對著(zhù)攝像頭做出手勢,機器人就能模仿動(dòng)作去做家務(wù)。
    3.  3D打印原理技術(shù)
    日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設計的平面物品,而所謂的3D打印機與普通打印機工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印機的打印材料是墨水和紙張,而3D打印機內裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是實(shí)實(shí)在在的原材料,打印機與電腦連接后,通過(guò)電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來(lái),最終把計算機上的藍圖變成實(shí)物。通俗地說(shuō),3D打印機是可以“打印”出真實(shí)的3D物體的一種設備,比如打印一個(gè)機器人、打印玩具車(chē),打印各種模型,甚至是食物等等。之所以通俗地稱(chēng)其為“打印機”是參照了普通打印機的技術(shù)原理,因為分層加工的過(guò)程與噴墨打印十分相似。這項打印技術(shù)稱(chēng)為3.1 3D立體打印技術(shù):
    3D打印存在著(zhù)許多不同的技術(shù)。它們的不同之處在于以可用的材料的方式,并以不同層構建創(chuàng )建部件。 3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類(lèi)材料。選擇性激光燒結、直接金屬激光燒結、熔融沉積成型、立體平版印刷、數字光處理、熔絲制造、電子束熔化成型、選擇性熱燒結、粉末層噴頭三維打印等等。
    3.2 專(zhuān)利技術(shù)
    熔融沉積快速成型(Fused Deposition Modeling,FDM)
    光固化成型(Stereolithigraphy Apparatus,SLA)
    三維粉末粘接(Three Dimensional Printing and Gluing,3DP)
    選擇性激光燒結(Selecting Laser Sintering,SLS)[12-13] 
    4.  3D打印過(guò)程
    4.1三維設計
    三維打印的設計過(guò)程是:先通過(guò)計算機建模軟件建模,再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面,即切片,從而指導打印機逐層打印。
    設計軟件和打印機之間協(xié)作的標準文件格式是STL文件格式。一個(gè)STL文件使用三角面來(lái)近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過(guò)掃描產(chǎn)生的三維文件的掃描器,其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。
    4.2切片處理
    打印機通過(guò)讀取文件中的橫截面信息,用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來(lái),再將各層截面以各種方式粘合起來(lái)從而制造出一個(gè)實(shí)體。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。
    打印機打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米來(lái)計算的。一般的厚度為100微米,即0.1毫米,也有部分打印機如ObjetConnex 系列還有三維 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來(lái)的“墨水滴”的直徑通常為50到100個(gè)微米。 用傳統方法制造出一個(gè)模型通常需要數小時(shí)到數天,根據模型的尺寸以及復雜程度而定。而用三維打印的技術(shù)則可以將時(shí)間縮短為數個(gè)小時(shí),當然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復雜程度而定的。
    傳統的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品,而三維打印技術(shù)則可以以更快,更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數量相對較少的產(chǎn)品。一個(gè)桌面尺寸的三維打印機就可以滿(mǎn)足設計者或概念開(kāi)發(fā)小組制造模型的需要。
    4.3完成打印
    三維打印機的分辨率對大多數應用來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠(在彎曲的表面可能會(huì )比較粗糙,像圖像上的鋸齒一樣),要獲得更高分辨率的物品可以通過(guò)如下方法:先用當前的三維打印機打出稍大一點(diǎn)的物體,再稍微經(jīng)過(guò)表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。
    有些技術(shù)可以同時(shí)使用多種材料進(jìn)行打印。有些技術(shù)在打印的過(guò)程中還會(huì )用到支撐物,比如在打印出一些有倒掛狀的物體時(shí)就需要用到一些易于除去的東西(如可溶的東西)作為支撐物。
    5.  3D打印限制因素
    5.1材料的限制
    雖然高端工業(yè)印刷可以實(shí)現塑料、某些金屬或者陶瓷打印, 但無(wú)法實(shí)現打印的材料都是比較昂貴和稀缺的。另外,打印機也還沒(méi)有達到成熟的水平,無(wú)法支持日常生活中所接觸到的各種各樣的材料。
    研究者們在多材料打印上已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展,但除非這些進(jìn)展達到成熟并有效,否則材料依然會(huì )是3D打印的一大障礙。
    5.2機器的限制
    3D打印技術(shù)在重建物體的幾何形狀和機能上已經(jīng)獲得了一定的水平,幾乎任何靜態(tài)的形狀都可以被打印出來(lái),但是那些運動(dòng)的物體和它們的清晰度就難以實(shí)現了。這個(gè)困難對于制造商來(lái)說(shuō)也許是可以解決的,但是3D打印技術(shù)想要進(jìn)入普通家庭,每個(gè)人都能隨意打印想要的東西,那么機器的限制就必須得到解決才行。
    5.3知識產(chǎn)權的憂(yōu)慮
    在過(guò)去的幾十年里,音樂(lè )、電影和電視產(chǎn)業(yè)中對知識產(chǎn)權的關(guān)注變得越來(lái)越多。3D打印技術(shù)也會(huì )涉及到這一問(wèn)題,因為現實(shí)中的很多東西都會(huì )得到更加廣泛的傳播。人們可以隨意復制任何東西,并且數量不限。如何制定3D打印的法律法規用來(lái)保護知識產(chǎn)權,也是我們面臨的問(wèn)題之一,否則就會(huì )出現泛濫的現象。
    5.4道德的挑戰
    道德是底線(xiàn)。什么樣的東西會(huì )違反道德規律是很難界定的,如果有人打印出生物器官和活體組織,在不久的將來(lái)會(huì )遇到極大的道德挑戰。
    5.5花費的承擔
    3D打印技術(shù)需要承擔的花費是高昂的。第一臺3D打印機的售價(jià)為1萬(wàn)5。如果想要普及到大眾,降價(jià)是必須的,但又會(huì )與成本形成沖突。
    每一種新技術(shù)誕生初期都會(huì )面臨著(zhù)這些類(lèi)似的障礙,但相信找到合理的解決方案3D打印技術(shù)的發(fā)展將會(huì )更加迅速,就如同任何渲染軟件一樣,不斷地更新才能達到最終的完善。
    6.  3D打印社會(huì )評價(jià)
    3D打印技術(shù)是無(wú)法應用于大量生產(chǎn),所以有些專(zhuān)家鼓吹3D打印是第三次工業(yè)革命,這個(gè)說(shuō)法只是個(gè)噱頭。富士康為蘋(píng)果代工生產(chǎn)iPhone已經(jīng)多年。郭臺銘以3D打印制造的手機為例,說(shuō)明3D打印的產(chǎn)品只能看不能用,因為這些產(chǎn)品上不能加上電子元器件,無(wú)法為電子產(chǎn)品量產(chǎn)。3D打印即使不生產(chǎn)電子產(chǎn)品,但受材料的限制,可以生產(chǎn)的其他產(chǎn)品也很少,“即使生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品,也無(wú)法量產(chǎn),而且一摔就碎。
    “3D打印的確更適合一些小規模制造,尤其是高端的定制化產(chǎn)品,比如汽車(chē)零部件制造。雖然主要材料還是塑料,但未來(lái)金屬材料肯定會(huì )被運用到3D打印中來(lái),”克倫普說(shuō),3D打印技術(shù)先后進(jìn)入了牙醫、珠寶、醫療行業(yè),未來(lái)可應用的范圍會(huì )越來(lái)越廣。2014年11月末,3D打印技術(shù)被《時(shí)代》周刊為2014年25項年度最佳發(fā)明。對消費者和企業(yè)而言,這是個(gè)福音。僅在過(guò)去一年中,中學(xué)生們3D打印了用于物理課實(shí)驗的火車(chē)車(chē)廂,科學(xué)家們3D打印了人類(lèi)器官組織,通用電氣公司則使用3D打印技術(shù)改進(jìn)了其噴氣引擎的效率。美國三維系統公司的3D打印機能打印糖果和樂(lè )器等,該公司首席執行官阿維·賴(lài)興塔爾說(shuō):“這的確是一種巧奪天工的技術(shù)。”
    7.  3D打印應用領(lǐng)域
    7.1海軍艦艇
    2014年7月1日,美國海軍試驗了利用3D打印等先進(jìn)制造技術(shù)快速制造艦艇零件,希望借此提升執行任務(wù)速度并降低成本。
    2014年6月24日至6月26日,美海軍在作戰指揮系統活動(dòng)中舉辦了第一屆制匯節,開(kāi)展了一系列“打印艦艇”研討會(huì ),并在此期間向水手及其他相關(guān)人員介紹了3D打印及增材制造技術(shù)。
    美國海軍致力于未來(lái)在這方面培訓水手。采用3D打印及其他先進(jìn)制造方法,能夠顯著(zhù)提升執行任務(wù)速度及預備狀態(tài),降低成本,避免從世界各地采購艦船配件。
    美國海軍作戰艦隊后勤科副科長(cháng)Phil Cullom表示,考慮到成本及海軍后勤及供應鏈現存的漏洞,以及面臨的資源約束,先進(jìn)制造與3D打印的應用越來(lái)越廣,他們設想了一個(gè)由技術(shù)嫻熟的水手支持的先進(jìn)制造商的全球網(wǎng)絡(luò ),找出問(wèn)題并制造產(chǎn)品.
    7.2航天科技
    2014年9月底,NASA預計將完成首臺成像望遠鏡,所有元件基本全部通過(guò)3D打印技術(shù)制造。NASA也因此成為首家嘗試使用3D打印技術(shù)制造整臺儀器的單位。
    這款太空望遠鏡功能齊全,其50.8毫米的攝像頭使其能夠放進(jìn)立方體衛星(CubeSat,一款微型衛星)當中。據了解,這款太空望遠鏡的外管、外擋板及光學(xué)鏡架全部作為單獨的結構直接打印而成,只有鏡面和鏡頭尚未實(shí)現。該儀器將于2015年開(kāi)展震動(dòng)和熱真空測試。
    這款長(cháng)50.8毫米的望遠鏡將全部由鋁和鈦制成,而且只需通過(guò)3D打印技術(shù)制造4個(gè)零件即可,相比而言,傳統制造方法所需的零件數是3D打印的5-10倍。此外,在3D打印的望遠鏡中,可將用來(lái)減少望遠鏡中雜散光的儀器擋板做成帶有角度的樣式,這是傳統制作方法在一個(gè)零件中所無(wú)法實(shí)現的。
    2014年8月31日,美國宇航局的工程師們剛剛完成了3D打印火箭噴射器的測試,本項研究在于提高火箭發(fā)動(dòng)機某個(gè)組件的性能,由于噴射器內液態(tài)氧和氣態(tài)氫一起混合反應,這里的燃燒溫度可達到6000華氏度,大約為3315攝氏度,可產(chǎn)生2萬(wàn)磅的推力,約為9噸左右,驗證了3D打印技術(shù)在火箭發(fā)動(dòng)機制造上的可行性。本項測試工作位于阿拉巴馬亨茨維爾的美國宇航局馬歇爾太空飛行中心,這里擁有較為完善的火箭發(fā)動(dòng)機測試條件,工程師可驗證3D打印部件在點(diǎn)火環(huán)境中的性能。
    制造火箭發(fā)動(dòng)機的噴射器需要精度較高的加工技術(shù),如果使用3D打印技術(shù),就可以降低制造上的復雜程度,在計算機中建立噴射器的三維圖像,打印的材料為金屬粉末和激光,在較高的溫度下,金屬粉末可被重新塑造成我們需要的樣子?;鸺l(fā)動(dòng)機中的噴射器內有數十個(gè)噴射元件,要建造大小相似的元件需要一定的加工精度,該技術(shù)測試成功后將用于制造RS-25發(fā)動(dòng)機,其作為美國宇航局未來(lái)太空發(fā)射系統的主要動(dòng)力,該火箭可運載宇航員超越近地軌道,進(jìn)入更遙遠的深空。馬歇爾中心的工程部主任克里斯認為3D打印技術(shù)在火箭發(fā)動(dòng)機噴油器上應用只是第一步,我們的目的在于測試3D打印部件如何能徹底改變火箭的設計與制造,并提高系統的性能,更重要的是可以節省時(shí)間和成本,不太容易出現故障。本次測試中,兩具火箭噴射器進(jìn)行了點(diǎn)火,每次5秒,設計人員創(chuàng )建的復雜幾何流體模型允許氧氣和氫氣充分混合,壓力為每平方英寸1400磅。
    2014年10月11日,英國一個(gè)發(fā)燒友團隊用3D打印技術(shù)制出了一枚火箭,他們還準備讓這個(gè)世界上第一個(gè)打印出來(lái)的火箭升空。該團隊于當地時(shí)間在倫敦的辦公室向媒體介紹這個(gè)世界第一架用3D打印技術(shù)制造出的火箭。團隊隊長(cháng)海恩斯說(shuō),有了3D打印技術(shù),要制造出高度復雜的形狀并不困難。就算要修改設計原型,只要在計算機輔助設計的軟件上做出修改,打印機將會(huì )做出相對的調整。這比之前的傳統制造方式方便許多。既然美國宇航局已經(jīng)在使用3D打印技術(shù)制造火箭的零件,3D打印技術(shù)的前景是十分光明的。
    據介紹,這個(gè)名為“低軌道氦輔助導航”的工程項目由一家德國數據分析公司贊助。打印出的這枚火箭重3公斤,高度相當于一般成年人身高,是該團隊用4年時(shí)間、花了6000英鎊制造出來(lái)的。等一筆1.5萬(wàn)英鎊的資助確定之后,他們將于今年底在新墨西哥州的美國航天港發(fā)射該火箭。一個(gè)裝滿(mǎn)氦的巨型氣球將把火箭提升到20000米高空,裝置在火箭里的全球定位系統將啟動(dòng)火箭引擎,火箭噴射速度將達到每小時(shí)1610公里。之后,火箭上的自動(dòng)駕駛系統將引導火箭回返地球,而里頭的攝像機將把整個(gè)過(guò)程拍攝下來(lái)。
    美國國家航空航天局(NASA)官網(wǎng)2015年4月21日報道,NASA工程人員正通過(guò)利用增材制造技術(shù)制造首個(gè)全尺寸銅合金火箭發(fā)動(dòng)機零件以節約成本,NASA空間技術(shù)任務(wù)部負責人表示,這是航空航天領(lǐng)域3D打印技術(shù)應用的新里程碑。
    2015年6月22日報道,國營(yíng)企業(yè)俄羅斯技術(shù)集團公司以3D打印技術(shù)制造出一架無(wú)人機樣機,重3.8公斤,翼展2.4米,飛行時(shí)速可達90至100公里,續航能力1至1.5小時(shí)。
    公司發(fā)言人弗拉基米爾·庫塔霍夫介紹,公司用兩個(gè)半月實(shí)現了從概念到原型機的飛躍,實(shí)際生產(chǎn)耗時(shí)僅為31小時(shí),制造成本不到20萬(wàn)盧布(約合3700美元)。
    2016年4月19日,中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院3D打印技術(shù)研究中心
    對外宣布,經(jīng)過(guò)該院和中科院空間應用中心兩年多的努力,并在法國波爾多完成拋物線(xiàn)失重飛行試驗,國內首臺空間在軌3D打印機宣告研制成功。這臺3D打印機可打印最大零部件尺寸達200×130mm,它可以幫助宇航員在失重環(huán)境下自制所需的零件,大幅提高空間站實(shí)驗的靈活性,減少空間站備品備件的種類(lèi)與數量和運營(yíng)成本,降低空間站對地面補給的依賴(lài)性。
    7.3醫學(xué)領(lǐng)域
    1) 3D打印肝臟模型
    日本筑波大學(xué)和大日本印刷公司組成的科研團隊2015年7月8日宣布,已研發(fā)出用3D打印機低價(jià)制作可以看清血管等內部結構的肝臟立體模型的方法。據稱(chēng),該方法如果投入應用就可以為每位患者制作模型,有助于術(shù)前確認手術(shù)順序以及向患者說(shuō)明治療方法。這種模型是根據CT等醫療檢查獲得患者數據用3D打印機制作的。模型按照表面外側線(xiàn)條呈現肝臟整體形狀,詳細地再現其內部的血管和腫瘤。由于肝臟模型內部基本是空洞,重要血管等的位置一目了然。據稱(chēng),制作模型需要少量?jì)r(jià)格不菲的樹(shù)脂材料,使原本約30萬(wàn)至40萬(wàn)日元(約合人民幣1.5萬(wàn)至2萬(wàn)元)的制作費降到原先的三分之一以下。
    利用3D打印技術(shù)制作的內臟器官模型主要用于研究,由于價(jià)格高昂,在臨床上沒(méi)有得到普及??蒲袌F隊表示,他們一方面爭取到2016年度實(shí)現肝臟模型的實(shí)際應用,另一方面將推進(jìn)對胰臟等器官模型制作技術(shù)的研發(fā)。
    2) 3D打印頭蓋骨
    2014年8月28日,46歲的周至農民胡師傅在自家蓋房子時(shí),從3層樓墜落后砸到一堆木頭上,左腦蓋被撞碎,在當地醫院手術(shù)后,胡師傅雖然性命無(wú)損,但左腦蓋凹陷,在別人眼里成了個(gè)“半頭人”。
    除了面容異于常人,事故還傷了胡師傅的視力和語(yǔ)言功能。醫生為幫其恢復形象,采用3D打印技術(shù)輔助設計缺損顱骨外形,設計了鈦金屬網(wǎng)重建缺損顱眶骨,制作出缺損的左“腦蓋”,最終實(shí)現左右對稱(chēng)。
    醫生稱(chēng)手術(shù)約需5至10小時(shí),除了用鈦網(wǎng)支撐起左邊腦蓋外,還需要從腿部取肌肉進(jìn)行填補。手術(shù)后,胡師傅的容貌將恢復,至于語(yǔ)言功能還得術(shù)后看恢復情況。
    3) 3D打印脊椎植入人體
    2014年8月,北京大學(xué)研究團隊成功地為一名12歲男孩植入了3D打印脊椎,這屬全球首例。據了解,這位小男孩的脊椎在一次足球受傷之后長(cháng)出了一顆惡性腫瘤,醫生不得不選擇移除掉腫瘤所在的脊椎。不過(guò),這次的手術(shù)比較特殊的是,醫生并未采用傳統的脊椎移植手術(shù),而是嘗試先進(jìn)的3D打印技術(shù)。
    研究人員表示,這種植入物可以跟現有骨骼非常好地結合起來(lái),而且還能縮短病人的康復時(shí)間。由于植入的3D脊椎可以很好地跟周?chē)墓趋澜Y合在一起,所以它并不需要太多的“錨定”。此外,研究人員還在上面設立了微孔洞,它能幫助骨骼在合金之間生長(cháng),換言之,植入進(jìn)去的3D打印脊椎將跟原脊柱牢牢地生長(cháng)在一起,這也意味著(zhù)未來(lái)不會(huì )發(fā)生松動(dòng)的情況。
    4) 3D打印手掌治療殘疾
    2014年10月,醫生和科學(xué)家們使用3D打印技術(shù)為英國蘇格蘭一名5歲女童裝上手掌。
    這名女童名為海莉·弗雷澤,出生時(shí)左臂就有殘疾,沒(méi)有手掌,只有手腕。在醫生和科學(xué)家的合作下,為她設計了專(zhuān)用假肢并成功安裝。
    5) 3D打印心臟救活2周大先心病嬰兒
    2014年10月13日,紐約長(cháng)老會(huì )醫院的埃米爾·巴查博士(Dr.Emile Bacha)醫生就講述了他使用3D打印的心臟救活一名2周大嬰兒的故事。這名嬰兒患有先天性心臟缺陷,它會(huì )在心臟內部制造“大量的洞”。在過(guò)去,這種類(lèi)型的手術(shù)需要停掉心臟,將其打開(kāi)并進(jìn)行觀(guān)察,然后在很短的時(shí)間內來(lái)決定接下來(lái)應該做什么。
    但有了3D打印技術(shù)之后,巴查醫生就可以在手術(shù)之前制作出心臟的模型,從而使他的團隊可以對其進(jìn)行檢查,然后決定在手術(shù)當中到底應該做什么。這名嬰兒原本需要進(jìn)行3-4次手術(shù),而現在一次就夠了,這名原本被認為壽命有限的嬰兒可以過(guò)上正常的生活。
    巴查醫生說(shuō),他使用了嬰兒的MRI數據和3D打印技術(shù)制作了這個(gè)心臟模型。整個(gè)制作過(guò)程共花費了數千美元,不過(guò)他預計制作價(jià)格會(huì )在未來(lái)降低。
    3D打印技術(shù)能夠讓醫生提前練習,從而減少病人在手術(shù)臺上的時(shí)間。3D模型有助于減少手術(shù)步驟,使手術(shù)變得更為安全。
    2015年1月,在邁阿密兒童醫院,有一位患有“完全型肺靜脈畸形引流(TAPVC)”的4歲女孩Adanelie Gonzalez,由于疾病她的呼吸困難免疫系統薄弱,如果不實(shí)施矯正手術(shù)僅能存活數周甚至數日。
    心血管外科醫生借助3D心臟模型的幫助,通過(guò)對小女孩心臟的完全復制3D模型,成功地制定出了一個(gè)復雜的矯正手術(shù)方案。最終根據方案,成功地為小女孩實(shí)施了永久手術(shù),現在小女孩的血液恢復正常流動(dòng),身體在治療中逐漸恢復正常。
    6) 3D打印制藥
    2015年8月5日,首款由Aprecia制藥公司采用3D打印技術(shù)制備的SPRITAM(左乙拉西坦,levetiracetam)速溶片得到美國食品藥品監督管理局(FDA)上市批準,并將于2016年正式售賣(mài)。這意味著(zhù)3D打印技術(shù)繼打印人體器官后進(jìn)一步向制藥領(lǐng)域邁進(jìn),對未來(lái)實(shí)現精準性制藥、針對性制藥有重大的意義。該款獲批上市的“左乙拉西坦速溶片”采用了Aprecia公司自主知識產(chǎn)權的ZipDose3D打印技術(shù)。
    通過(guò)3D打印制藥生產(chǎn)出來(lái)的藥片內部具有豐富的孔洞,具有極高的內表面積,故能在短時(shí)間內迅速被少量的水融化。這樣的特性給某些具有吞咽性障礙的患者帶來(lái)了福音。
    這種設想主要針對病人對藥品數量的需求問(wèn)題,可以有效地減少由于藥品庫存而引發(fā)的一系列藥品發(fā)潮變質(zhì)、過(guò)期等問(wèn)題。事實(shí)上,3D打印制藥最重要的突破是它能進(jìn)一步實(shí)現為病人量身定做藥品的夢(mèng)想。
    7) 3D打印胸腔
    最近科學(xué)家們?yōu)閭鹘y的3D打印身體部件增添了一種鈦制的胸骨和胸腔—3D打印胸腔。
    這些3D打印部件的幸運接受者是一位54歲的西班牙人,他患有一種胸壁肉瘤,這種腫瘤形成于骨骼、軟組織和軟骨當中。醫生不得不切除病人的胸骨和部分肋骨,以此阻止癌細胞擴散。
    這些切除的部位需要找到替代品,在正常情況下所使用的金屬盤(pán)會(huì )隨著(zhù)時(shí)間變得不牢固,并容易引發(fā)并發(fā)癥。澳大利亞的CSIRO公司創(chuàng )造了一種鈦制的胸骨和肋骨,與患者的幾何學(xué)結構完全吻合。
    CSIRO公司根據病人的CT掃描設計并制造所需的身體部件。工作人員會(huì )借助CAD軟件設計身體部分,輸入到3D打印機中。手術(shù)完成兩周后,病人就被允許離開(kāi)醫院了,而且一切狀況良好。
    8) 3D血管打印機
    2015年10月,我國863計劃3D打印血管項目取得重大突破,世界首創(chuàng )的3D生物血管打印機由四川藍光英諾生物科技股份有限公司成功研制問(wèn)世。
    該款血管打印機性能先進(jìn),僅僅2分鐘便打出10厘米長(cháng)的血管。不同于市面上現有的3D生物打印機,3D生物血管打印機可以打印出血管獨有的中空結構、多層不同種類(lèi)細胞,這是世界首創(chuàng )。
    7.3房屋建筑
    2014年8月,10幢3D打印建筑在上海張江高新青浦園區內交付使用,作為當地動(dòng)遷工程的辦公用房。這些“打印”的建筑墻體是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”,按照電腦設計的圖紙和方案,經(jīng)一臺大型3D打印機層層疊加噴繪而成,10幢小屋的建筑過(guò)程僅花費24小時(shí)。
    2014年9月5日,世界各地的建筑師們正在為打造全球首款3D打印房屋而競賽。3D打印房屋在住房容納能力和房屋定制方面具有意義深遠的突破。在荷蘭首都阿姆斯特丹,一個(gè)建筑師團隊已經(jīng)開(kāi)始制造全球首棟3D打印房屋,而且采用的建筑材料是可再生的生物基材料。這棟建筑名為“運河住宅(Canal House)”,由13間房屋組成。這個(gè)項目位于阿姆斯特丹北部運河的一塊空地上,有望3年內完工。
    在建中的“運河住宅”已經(jīng)成了公共博物館,美國總統奧巴馬曾經(jīng)到那里參觀(guān)。荷蘭DUS建筑師漢斯·韋爾默朗(Hans Vermeulen)在接受BI采訪(fǎng)時(shí)表示,他們的主要目標是“能夠提供定制的房屋。”
    2014年1月,數幢使用3D打印技術(shù)建造的建筑亮相蘇州工業(yè)園區。這批建筑包括一棟面積1100平方米的別墅和一棟6層居民樓。這些建筑的墻體由大型3D打印機層層疊加噴繪而成,而打印使用的“油墨”則由建筑垃圾制成。
    2015年7月17日上午,由3D打印的模塊新材料別墅現身西安,
    建造方在三個(gè)小時(shí)完成了別墅的搭建。據建造方介紹,這座三個(gè)小時(shí)建成的精裝別墅,只要擺上家具就能拎包入住。
    7.4汽車(chē)行業(yè)
    2014年10 月10日,世界首款3D打印汽車(chē)終成現實(shí),這輛由“本地汽車(chē)”公司打造的3D打印汽車(chē)只有兩個(gè)座位,名字叫“斯特拉迪”,它的制作周期為44個(gè)小時(shí),并且最高時(shí)速可以達到80公里每小時(shí)。“斯特拉迪”全身是碳纖維及塑料,利用“3D打印技術(shù)”制造而成。據悉,全車(chē)只使用了40個(gè)零件,且依靠電動(dòng)能源,充一次電花費3.5小時(shí),可以行駛大約100公里
    7.5電子行業(yè)
    2014年11月10日,全世界首款3D打印的筆記本電腦已開(kāi)始預售了,它允許任何人在自己的客廳里打印自己的設備,價(jià)格僅為傳統產(chǎn)品的一半。
    這款筆記本電腦名為Pi-Top,將會(huì )到2015年五月才會(huì )正式推出。但是,通過(guò)口耳相傳,它現在已在兩周內累計獲得了7.6萬(wàn)英鎊的預訂單。
    7.6服裝服飾
    許多女人深知,遇到一件很合身的衣服是很不容易的事,用3D打印機制作的衣服,可謂是解決女人們挑選服裝時(shí)遇到困境的萬(wàn)能鑰匙。一個(gè)設計工作室已經(jīng)成功使用3D打印技術(shù)制作出服裝,使用此技術(shù)制作出的服裝不但外觀(guān)新穎,而且舒適合體。
    這件裙子價(jià)格為1.9萬(wàn)人民幣,制作過(guò)程中使用了2,279個(gè)印刷板塊,由3316條鏈子連接。這種被稱(chēng)作“4D裙”的服裝,就像編織的衣服一樣,很容易就可以從壓縮的狀態(tài)中舒展開(kāi)來(lái)。創(chuàng )始人之一,并擔任創(chuàng )意總監的杰西卡回憶說(shuō)這件衣服花費了大約48個(gè)小時(shí)來(lái)印制。這家位于美國馬薩諸塞州的公司還編寫(xiě)了一個(gè)適用于智能手機和平板電腦的應用程序,這有助于用戶(hù)調整自己的衣服。使用這個(gè)應用程序,可以改變衣服的風(fēng)格和舒適性。
    7.7無(wú)影高跟鞋
    2015年8月27日,深圳美女創(chuàng )客SexyCyborg發(fā)明了“無(wú)影高跟鞋”。它里面是空的,可以裝進(jìn)去一套安全滲透測試工具包。“無(wú)影高跟鞋”足以令一些美女級黑客輕松攻破某些企業(yè)或政府機構的防御,獲取到有價(jià)值的重要信息。每只鞋里面都有一個(gè)抽屜,使用者不用脫鞋就能把它拿下來(lái)。然后再把一套滲透測試套件裝進(jìn)去,其中的部件都是黑客用的裝備。
    7.8美容護膚
    3D打印技術(shù)未來(lái)也可能會(huì )幫助愛(ài)美人士進(jìn)行整容,說(shuō)不定未來(lái)最有效果的青春痘的治療方法就是通過(guò)3D打印技術(shù)來(lái)實(shí)現呢!不僅青春痘,包括祛斑、美白等領(lǐng)域都有希望使用到3D打印技術(shù)的!

    7.9音樂(lè )行業(yè)

    為了探索3D打印機更多的應用,Rickard Dahlstrand使用Lulzbot 3D打印機創(chuàng )造出獨特的藝術(shù)。在2013斯德哥爾摩藝術(shù)黑客節上,Lulzbot 3D打印機不僅為參加的藝術(shù)家和黑客們打印出藝術(shù)節的LOGO,而且作為一個(gè)表演項目,它還一邊播放古典音樂(lè )一邊相應地打印出可視化的音樂(lè )作品。Lulzbot 3D打印機打印可視化音樂(lè )的原理是:該步進(jìn)電機的運動(dòng)進(jìn)行控制可以以不同的速度運行,聲音的音調決定速度,從而音樂(lè )控制了打印過(guò)程。三臺電機分別代表一個(gè)音軌,它們使用獨特的模式運動(dòng)。兩個(gè)馬達控制Z軸移動(dòng)。

    7.10文物行業(yè)

    美國德雷塞爾大學(xué)的研究人員通過(guò)對化石進(jìn)行3D掃描,利用3D打印技術(shù)做出了適合研究的3D模型,不但保留了原化石所有的外在特征,同時(shí)還做了比例縮減,更適合研究。

    博物館里常常會(huì )用很多復雜的替代品來(lái)保護原始作品不受環(huán)境或意外事件的傷害,同時(shí)復制品也能將藝術(shù)或文物的影響傳遞給更多更遠的人。史密森尼博物館就因為原始的托馬斯·杰弗遜像要放在弗吉尼亞州展覽,所以博物館用了一個(gè)巨大的3D打印替代品放在了原來(lái)雕塑的位置。

    7.11制造業(yè)

    制造業(yè)也需要很多3D打印產(chǎn)品,因為3D打印無(wú)論是在成本、速度和精確度上都要比傳統制造好很多。而3D打印技術(shù)本身非常適合大規模生產(chǎn),所以制造業(yè)利用3D技術(shù)能帶來(lái)很多好處,甚至連質(zhì)量控制都不再是個(gè)問(wèn)題。

    比如微軟的3D模型打印車(chē)間,在產(chǎn)品設計出來(lái)之后,通過(guò)3D打印機打印出來(lái)模型,能夠讓設計制造部門(mén)更好的改良產(chǎn)品,打造出更出色的產(chǎn)品。汽車(chē)行業(yè)在進(jìn)行安全性測試等工作時(shí),會(huì )將一些非關(guān)鍵部件用3D打印的產(chǎn)品替代,在追求效率的同時(shí)降低成本。

    7.12食品產(chǎn)業(yè)

    2013年5月22日,NASA已選中總部位于得克薩斯州的系統和材料研究公司,向其投資12.5億美元,研發(fā)能為宇航員制造“營(yíng)養可口”食品的3D打印機。

    3D食物打印機的概念設計方案中,打印機的“墨盒”——也就是裝載食物的部分使用壽命長(cháng)達30年。這款產(chǎn)品的實(shí)驗版本已經(jīng)可以成功“打印”巧克力,而比薩餅將是它未來(lái)幾周內的下一個(gè)目標。據透露,食物打印機制造比薩餅的步驟如下:首先,打印一層面餅,并在打印的同時(shí)烤好;然后機器會(huì )將使用裝載番茄的“墨盒”和水、油混合,打印出番茄醬。最后將醬料和奶油打印在比薩餅的表面。一位名叫Luiza Silva的學(xué)生就設計了一個(gè)3D概念打印機Atomium,它能夠打印分子級的材料,幾乎能夠打印各種形狀。如果這個(gè)概念得以實(shí)現,它將會(huì )改變我們與食物間的關(guān)系。Atomium的工作原理是這樣的:用戶(hù)事先注冊基本信息,比如醫療數據(對什么過(guò)敏等)和飲食偏好等。然后,用戶(hù)可以簡(jiǎn)單勾畫(huà)出他們喜歡的形狀類(lèi)型,Atomium就會(huì )分析這些指令并創(chuàng )造出相應的食物。西班牙巴塞羅那的自然機器公司向市場(chǎng)推出首款3D食物打印機Foodini,像是將食物打印出來(lái)一樣制作出甜品、漢堡、面包、巧克力或意大利面。自然機器公司對于這款特殊“打印機”的銷(xiāo)售前景十分樂(lè )觀(guān)。

    8.  3D打印重要事件
    2013年9至12月,日本橫濱某大學(xué)職員居村佳知(28歲)用家里的電腦和3D打印機制作出樹(shù)脂材料的槍支部件,并組裝成兩把手槍。
    2013年11月,涉案男子居村佳知在社交網(wǎng)絡(luò )上稱(chēng)“雖然已經(jīng)依照《槍刀法》進(jìn)行了改造,但仍有被警察搜查的風(fēng)險,可這是有意義的行為”、“我要進(jìn)行日本第一把6連發(fā)3D打印左輪手槍的試射”,暗示將公布試射視頻。居村隨后在視頻網(wǎng)站上傳了自制左輪手槍的射擊視頻。神奈川警方2014年掌握這些線(xiàn)索后,隨即對其展開(kāi)了調查。
    2014年4月居村佳知在家中持有這些槍支。
    2014年10月20日,日本橫濱地方法院對前大學(xué)職員居村佳知(28歲)被控違反《槍刀法》和《武器等制造法》用3D打印機自制手槍案做出判決,判處被告有期徒刑兩年。檢方求刑3年零6個(gè)月。檢方在總結陳詞中指出,被告在網(wǎng)上公開(kāi)槍支制造方法和3D數據,濫用3D打印機可能會(huì )從根本上顛覆通過(guò)槍支管制維護的社會(huì )治安,“刑事責任重大”。辯方則表示“被告并未意識到自己違法”,要求判處緩刑。
    9.  3D打印發(fā)展方向
    9.1標準和標準的制定機構
    當一間實(shí)驗室作出了圖紙,需要拿出來(lái)共享時(shí),會(huì )發(fā)現有太多的格式和標準了,因此,3D 打印原型機這個(gè)領(lǐng)域看起來(lái)像是野蠻生長(cháng),毫無(wú)標準。
    9.2開(kāi)源的設計、配置和軟件
    當有了統一的標準后,3D 打印行業(yè)將會(huì )迎來(lái)開(kāi)源?,F在,太多的團隊注重提高自己的3D 打印水平,在自我的閉環(huán)中發(fā)展。實(shí)際上,行業(yè)需要設備和軟件的開(kāi)源,在統一的標準下產(chǎn)生更多有用、高效、開(kāi)放的創(chuàng )新。
    9.3原型機實(shí)驗室
    原型機打印并不受到重視,所以現在很多醫療器械商都是在一個(gè)臟亂、布滿(mǎn)灰塵的地方放置打印設備。其實(shí),現在已經(jīng)有商業(yè)化運營(yíng)的3D 打印實(shí)驗室,來(lái)幫助這些企業(yè)打印出質(zhì)量更高的原型機。
    10. 3D打印機的功能
    10.1速度快,時(shí)間短,質(zhì)量高
    10.2成本低省錢(qián)省力省料更快更環(huán)保
    10.3外形美更美觀(guān)更環(huán)保
    10.4太空夢(mèng)就地取材批量打印
    10.5不同的顏色和硬、軟、不透明或透明塑料一次將原型完整的打印。
    10.6支持任何顏色、透明度和硬度。此外顏色紋理可以通過(guò)從CAD工具導入VRML文件實(shí)現充分完整地加載。
    10.7能夠制作生產(chǎn)工具、模具、教學(xué)、醫學(xué)、等等用具及其他模型,真正將3D打印的多功能應用推向新的高度。

        11.  3D打印操作流程

    三維打印通常是采用數字技術(shù)材料打印機來(lái)實(shí)現的,
    使用3D打印機的流程是:
    a. 輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕,一份數字文件便被傳送到一臺噴墨打印機上,它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。
    b. 而在3D打印時(shí),軟件通過(guò)電腦輔助設計技術(shù)(CAD)完成一系列數字切片,并將這些切片的信息傳送到3D打印機上,后者會(huì )將連續的薄型層面堆疊起來(lái),直到一個(gè)固態(tài)物體成型。
    12.  3D打印的主要特點(diǎn)
    12.1 3D打印帶來(lái)了世界性制造業(yè)革命,以前是部件設計完全依賴(lài)于生產(chǎn)工藝能否實(shí)現,而12.2 3D打印機的出現,將會(huì )顛覆這一生產(chǎn)思路,這使得企業(yè)在生產(chǎn)部件的時(shí)候不再考慮生產(chǎn)工藝問(wèn)題,任何復雜形狀的設計均可以通過(guò)3D打印機來(lái)實(shí)現。
    12.3 3D打印無(wú)需機械加工或模具,就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的物體, 從而極大地縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期,提高了生產(chǎn)率。盡管仍有待完善,但3D打印技術(shù)市場(chǎng)潛力巨大,勢必成為未來(lái)制造業(yè)的眾多突破技術(shù)之一。
    12.4 3D打印使得人們可以在一些電子產(chǎn)品商店購買(mǎi)到這類(lèi)打印機,工廠(chǎng)也在進(jìn)行直接銷(xiāo)售??茖W(xué)家們表示,三維打印機的使用范圍還很有限,不過(guò)在未來(lái)的某一天人們一定可以通過(guò)3D打印機打印出更實(shí)用的物品。
    12.5 3D打印技術(shù)對美國太空總署的太空探索任務(wù)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,國際空間站現有的三成以上的備用部件都可由這臺3D打印機制造。這臺設備將使用聚合物和其他材料,利用擠壓增量制造技術(shù)逐層制造物品。3D打印實(shí)驗是美國太空總署未來(lái)重點(diǎn)研究項目之一,3D打印零部件和工具將增強太空任務(wù)的可靠性和安全性,同時(shí)由于不必從地球運輸,可降低太空任務(wù)成本。
    13.  3D打印故障排除
    13.1翹邊
    首先調節平臺下旋鈕使平臺降至最低 然后打印機選擇設置中的平臺校準;然后在每次噴頭下降到校準點(diǎn)時(shí) 調節對應平臺角的旋鈕使平臺剛好與噴頭接觸;照此方法將四個(gè)平臺角校準一遍 然后進(jìn)行第二次校準 這次不需要降低平臺只需要對噴頭和平臺間的距離進(jìn)行微調使之完美貼合(如果剛剛好就不要調節)然后確認機器重啟大功告成;
    13.2噴頭堵塞
    通過(guò)操作軟件把噴頭關(guān)閉,再移開(kāi)噴頭離開(kāi)打印中的模型;
    把原料從噴頭上扒開(kāi),防止進(jìn)一步堵塞;
    把噴嘴殘留的塑料清走;
    開(kāi)啟噴頭工作,等噴頭里面的塑料融化后會(huì )自動(dòng)噴出;
    從新把塑料耗材插上噴頭;
    3D打印機擱置時(shí)
    ① 平臺清理
    找一塊不掉毛的絨布,在上面加上一點(diǎn)點(diǎn)外用酒精或者一些丙酮指甲油清洗劑,輕輕的擦拭,就可將平臺清理干凈了。
    ② 噴嘴內殘料清理
    先預熱噴頭到220℃左右,然后用鑷子慢慢將里面的廢絲拔出來(lái),或者拆下噴嘴進(jìn)行徹底清理。
    ③ 其他清理
    將3D打印機機箱下面的垃圾收拾干凈,給缺油的部件做好潤滑,用干凈的布將電機、絲桿等組件上面的油污擦拭干凈。
    做好以上幾點(diǎn)清理后,將機器遮蓋好后便可長(cháng)期存放。設備日常使用過(guò)程中,養成良好的保養習慣可延長(cháng)它的使用時(shí)間。

    14.  3D打印發(fā)展現狀
    14.1價(jià)格因素
    大多數桌面級3D打印機的售價(jià)在2萬(wàn)元人民幣左右,一些國內研發(fā)的產(chǎn)品價(jià)格2000~20000元。但是據3D打印機代理商透露,國產(chǎn)的3D打印機雖然價(jià)格低,但質(zhì)量很難保障。對于桌面級3D打印機來(lái)說(shuō),由于僅能打印塑料產(chǎn)品,因此使用范圍非常有限,而且對于家庭用戶(hù)來(lái)說(shuō),3D打印機的使用成本仍然很高。因為在打印一個(gè)物品之前,人們必須會(huì )懂得3建模,然后將數據轉換成3D打印機能夠讀取的格式,最后再進(jìn)行打印。
    14.2原材料
    3D打印不是一項高深艱難的技術(shù)。它與普通打印的區別就在于打印材料。以色列的Object是掌握最多打印材料的公司。它已經(jīng)可以使用14種基本材料并在此基礎上混搭出107種材料,兩種材料的混搭使用、上色也已經(jīng)是現實(shí)。但是,這些材料種類(lèi)與人們生活的大千世界里的材料相比,還相差甚遠。不僅如此,這些材料的價(jià)格便宜的幾百元一公斤,最貴的要四萬(wàn)元左右。
    14.3風(fēng)險成本
    如同核反應既能發(fā),又能破壞一樣。3D打印技術(shù)在初期就讓人們看到了一系列隱憂(yōu),而未來(lái)的發(fā)展也會(huì )令不少人擔心。如果什么都能徹底復制,想到什么就能制造出什么,聽(tīng)上去很美的同時(shí),也著(zhù)實(shí)讓人恐懼。
    14.4  3D打印悖論
    3d打印是一層層來(lái)制作物品,如果想把物品制作的更精細,則需要每層厚度減??;如果想提高打印速度,則需要增加層厚,而這勢必影響產(chǎn)品的精度質(zhì)量。若生產(chǎn)同樣精度的產(chǎn)品,同傳統的大規模工業(yè)生產(chǎn)相比,沒(méi)有成本上的優(yōu)勢,尤其是考慮到時(shí)間成本,規模成本之后。
    14.5行業(yè)標準
    21世紀3D打印機生產(chǎn)商是百花齊放。 3D打印機缺乏標準,同一個(gè)3D模型給不同的打印機打印,所得到的結果是大不相同的。此外,打印原材料也缺乏標準,2012-2013年3D打印機廠(chǎng)商都想讓消費者買(mǎi)自己提供的打印原料,這樣他們能獲取穩定的收入。這樣做雖然可以理解,畢竟普通打印機也走這一模式,但3d打印機生產(chǎn)商所用的原料一致性太差,從形式到內容千差萬(wàn)別,這讓材料生產(chǎn)商很難進(jìn)入,研發(fā)成本和供貨風(fēng)險都很大,難以形成產(chǎn)業(yè)鏈。
    14.6工序問(wèn)題
    很多人可能以為3D打印就是電腦上設計一個(gè)模型,不管多復雜的內面,結構,摁一下按鈕,3D打印機就能打印一個(gè)成品。這個(gè)印象其實(shí)不正確。真正設計一個(gè)模型,特別是一個(gè)復雜的模型,需要大量的工程,結構方面的知識,需要精細的技巧,并根據具體情況進(jìn)行調整。用塑料熔融打印來(lái)舉例,如果在一個(gè)復雜部件內部沒(méi)有設計合理的支撐,打印的結果很可能是會(huì )變形的。后期的工序也通常避免不了。媒體將3D打印描述成打印完畢就能直接使用的神器??墒聦?shí)上制作完成后還需要一些后續工藝:或打磨,或燒結,或組裝,或切割,這些過(guò)程通常需要大量的手工工作。
    14.7健康危害
    3D打印技術(shù)日漸普及,應用于醫學(xué)、建筑和軍事等范疇,甚至開(kāi)始家用化。但該技術(shù)在逐漸被廣泛應用的同時(shí),危害也日趨暴露出來(lái)。家用3D打印機在室內運作時(shí),會(huì )釋放大量有毒超微細粒子(UFP),有害程度相當于吸食香煙,影響人體健康。市面上的3D打印機首先將塑料加熱,然后通過(guò)噴嘴噴出,造出設計模型。這過(guò)程類(lèi)似工業(yè)生產(chǎn),會(huì )釋出有毒物質(zhì),但一般家用者不會(huì )使用防護裝備。微粒會(huì )在空中飄浮,容易被人吸入肺部甚至腦部,過(guò)度積聚可能會(huì )引發(fā)肺病、血液及神經(jīng)系統疾病,甚至導致死亡。研究員測試五款市面熱銷(xiāo)的3D打印機,發(fā)現它們釋放的超微細粒子數量驚人。例如,以PLA聚合物作低溫打印,最低每分鐘釋放二百億微粒;在高溫下以其他物料打印,每分鐘釋放的微粒更可多達二千億粒。這些3D打印機的微粒釋放量,有如在室內開(kāi)火爐、燒香味蠟燭或燃燒香煙。
    14.8缺乏設計
    都說(shuō)3D打印能給人們巨大的生產(chǎn)自由度,能生產(chǎn)前所未有的東西??芍钡?012年,這種“殺手”級別的產(chǎn)品還很少,幾乎沒(méi)有。做些小規模的飾品,藝術(shù)品是可以的,做逆向工程也可以的,但要談到大規模工業(yè)生產(chǎn),3D打印還不能取代傳統的生產(chǎn)方式。如果3D打印能生產(chǎn)別的工藝所不能生產(chǎn)的產(chǎn)品,而這種產(chǎn)品又能極大提高某些性能,或能極大改善生活的品質(zhì),這樣或許能更快的促進(jìn)3d打印機的普及???012-2013年3D打印機這方面并不盡如人意。
    15.  3D打印政策引領(lǐng)
    2015年8月23日,中共中央政治局常委、國務(wù)院總理李克強主持國務(wù)院專(zhuān)題講座,討論加快發(fā)展先進(jìn)制造與3D打印等問(wèn)題。
     
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