第1讲 3D打印技术的发展状况

《3D打印机的安装与调试》课程介绍:

 

主要讲述内容:3D打印的最新技术,并介绍典型的3D打印机,重点结合熔融挤压打印原理介绍3D打印机的基本原理、结构组成等基本知识,在此基础上进行机械结构的构建和组装,完成3D打印机的机械部分安装与调试。同时了解3D打印机的电气控制原理,根据电气原理图学习3D打印机的控制电路的构建和和布线安装,并完成电路和机械部分的联机调试,同时学习本打印机的打印模型制作,检验打印机的精度。

 

培养学生能力:从更深层次较好的了解3D打印实现的基本原理,通过DIY环节能够很好的发挥学生学习的主观能动性,提升他们的动手实践能力和创新能力,为他们进一步提升自己的转一个能力夯实基础。

本节授课目录:

1.3D打印技术概念

2.3D打印技术的应用领域

3.3D打印技术国际发展状况

4.3D打印技术国内发展状况

本节授课内容:

1.3D打印技术概念

 

 

首先,3D打印技术是快速成型技术的一种,可以通过相应的网站观看快速成型视频

 

其次,它是一种以数字模型文件为基础,可以观看数字模型文件视频

 

 

最后,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术,可以观看逐层打印视频


 

下面结合两个生活中的实例进行详细说明。

 

笔筒打印实例3D打印机逐层打印的笔筒如下图所示。左图打印时的照片,右图是切片软件的参数设置不同,打印的笔筒的质量就不同,于是倒入水进行试验,放置10小时进行观察,则质量中等的表面就开始渗水,高质量的表面就无渗水现象。此时,说明打印的参数设置直接影响了打印的质量。

第1讲 3D打印技术的发展状况

VR眼镜的打印与制作VR眼镜在生活中应用广泛,使用3D打印机打印VR眼镜,如下图所示。选择了打印效率较高的支撑,如图所示。

第1讲 3D打印技术的发展状况

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同时对装配件进行打印如下左边两图所示,然后把各个组件进行安装,如右图所示。

第1讲 3D打印技术的发展状况 

 

再把如下两图的零件进行组装。

第1讲 3D打印技术的发展状况

 

最后,如下图所示是零件的组装效果,此时手机里面下载App就可以使用了,效果还是不错的,清晰度也比较高。

第1讲 3D打印技术的发展状况

 

 

 

 

通过上面的例子,让大家了解了3D打印是怎么回事,那么3D打印的作为一种通俗化名称,其实质是增材制造技术,因此又称为添加制造(AM,Additive 

Manufacturing)。

 

 

美国材料与试验协会将增材制造技术定义为:基于3D模型数据,采用与减式制造技术相反的逐层叠加的方式生产物品的过程,通常通过电脑控制将材料逐层叠加,最终将计算机上的三维模型变为立体实物,是大批量制造模式向个性化制造模式发展的引领技术。

 

2.3D打印技术的应用领域  

 

 

3D打印技术在各领域发展迅速,主要被应用于艺术创作、珠宝制作等领域,替代这些领域传统以来的精细加工工艺。如下图所示的饰品和工艺品等。 

第1讲 3D打印技术的发展状况

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另外,也主要被应用于电子外壳的产品原型、磨具制造、玩具配件等领域。

第1讲 3D打印技术的发展状况

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除此之外,该技术在汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支、生物工程以及其他多个领域都有所应用。

第1讲 3D打印技术的发展状况

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该技术在牙科和医疗产业领域的应用。同时,2010年澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司合作,尝试以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官,是医学领域具有重大意义的创新。如下图所示。第1讲 3D打印技术的发展状况


第1讲 3D打印技术的发展状况

3.3D打印技术国际发展状况

 

 

3D打印技术在国外发展较快。其中,美国Zcorp公司与日本Riken Institute于2000年研制出基于喷墨打印技术的、能够制作出彩色原型件的三维打印机。另外,以色列的Object Geometries公司推出了基于结合3D Ink—Jet与光固化工艺的三维打印机Quadra。



 

 

在全球3D打印机行业,美国3DSystems和Stratasys两家公司公司的产品占据了绝大多数市场份额。其中,3DSystems公司的实力最为强大,代表了3D打印技术目前的技术水平和未来的发展趋势。3DSystems公司–http://wx.issmart.com.cn/stratasys/3dprinting。


 

 

Stratasys的3D打印技术和材料

 

 

FDM技术:FDM又称熔融沉积成型,是使用最广泛的3D打印工艺之一。

  • 该技术清洁、易用且适合办公室环境;

  • 支持的生产级热塑性塑料具有机械和环境稳定性;

  • 可实现其他技术无法制造的复杂几何形状和内腔;

  • 完美的稳定性和重复性,支持小批量直接生产;

  • StratasysFDM 3D打印机支持的热塑性塑料及其性能。




 

 

在欧美发达国家,3D打印技术已经初步形成了成功的商用模式,如在消费电子业、航空业和汽车制造业等领域,3D打印技术可以以较低的成本、较高的效率生产小批量的定制部件,完成复杂而精细的造型。同时,国际3D打印机制造业正处于迅速的兼并与整合过程中,行业巨头正在加速崛起。

可以到shapeways网站上看看,会带给你不一样的感受和视野。https://www.shapeways.com/create。

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4.3D打印技术国内发展状况


 

 

u清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDMT艺等方面有一定的科研优势;

 

 

u华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势,推出HRP系列成型机和成型材料;

 

 

u西安交通大学自主研制了三维打印机喷头,并开发了光固化成型系统及相应成型材料,成型精度达到0.2mm

 

 

u中国科技大学学自行研制了八喷头组合喷射装置;有望在微制造、光电器件领域得到应用。但总体而言,国内3D技术的研发水平还有较大差距。

 

 

我国港台地区很多高校和企业都有自己的3D打印设备,RP技术应用更为广泛,但并非自主研发。


 

 

下面是清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDMT艺等方面有一定的科研优势。

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另外,我本人还比较喜欢宏瑞的打印机,机械结构和系统的稳定性比较好,最开篇的笔筒和VR眼镜的打印设备就是宏瑞的。

第1讲 3D打印技术的发展状况


课后作业:

1.请谈谈你对3D打印机的认识?

2.根据3D打印机在我国的发展情况,你有什么想法?

3.3D打印在现实生活中的应用,请举例说明?

4.你对国外的发展状况了解吗?















原文始发于微信公众号(

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