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前景廣闊的3D打印技術

更新時間:2023-08-22   |  點擊率:960

增材制造(additive manufacturingAM)技術(也稱為3D打印技術)20世紀80年代后期發展起來的新型制造技術。目前,增材制造成形材料包含了金屬、非金屬、復合材料、生物材料甚至是生命材料,成形工藝能量源包括激光、電子束、特殊波長光源、電弧以及以上能量源的組合,成形尺寸從微納米元器件到10 m以上大型航空結構件,為現代制造業的發展以及傳統制造業的轉型升級提供了巨大契機。

 

3D打印技術的優勢

3D打印技術避免了傳統制造業的切割工藝,不需要模具制造。加工速度快,生產周期相對較短。更重要的是,3D打印在制造體積小、結構復雜的物體方面有很大的優勢。通過集成印刷技術,不需要二次加工,通過計算機在線操作實現批量生產和遠程控制。

3D打印技術具有代表性的是熔積成型技術。其工作原理是通過送絲裝置將熱熔長絲材料送入噴嘴。在計算機軟件的控制下,加熱噴嘴擠出軟化的材料,并開始沿著物體的輪廓移動,直到半流動材料的填充和固化完成,從而形成3D打印產品。例如,對于塑料制品的三維打印,通過加熱三維打印機的噴嘴使塑料熔化,擠出后塑料迅速冷卻,并與周圍材料粘合和覆蓋。目前,FDM可以印刷金屬、石蠟、ABSPLA、人造橡膠等,同時生產3D模型、機械零件、日用品等。廣泛應用于建筑、汽車、航空航天和醫療領域。與傳統機械加工生產相比,FDM技術具有成本低、材料廣泛、原材料利用率高、污染少等優點。

 

突破瓶頸才能飛速發展

限制3D打印技術發展和應用的主要因素是3D打印材料的特殊性和打印設備的適用性。目前3D打印技術中可用的快速成型材料主要包括高分子材料、金屬材料和無機非金屬。雖然高分子材料在商用3D打印機中得到了廣泛的應用,但其他材料的應用還處于探索的初級階段(例如限于特定的塑料、樹脂和金屬材料,精度只能達到微米級),因此打印材料數量有限,極大地限制了3D打印技術的推廣。

好在隨著科技的不斷發展和進步,未來會出現更多的成型材料和綜合性能良好的材料,這將為3D打印技術的進一步發展和普及提供很好的支撐。另一方面,隨著3D打印技術可用材料的不斷增加和3D打印機工作能力的不斷提高,3D打印機可打印的實體模型類型將呈現不斷增加的趨勢,3D打印技術的應用領域也將不斷拓展。最重要的是,隨著設備的完善和新興技術的不斷發展,3D打印產品的尺寸精度和材料性能將進一步提高,對傳統機械和手工制造行業的影響將逐步顯現。

拓寬應用領域也將推動3D打印產業全面進步。3D打印將與機器人、人工智能等技術一起,提高制造業生產線的柔性化程度,以更低成本生產定制產品,推動制造業生產方式由大規模生產向個性化定制轉變。同時,憑借節約倉儲和物流成本、快速響應本地市場的優勢,3D打印將推動制造業向本地制造模式發展。此外,3D打印教育深入推廣將會推動創客運動的興起,家庭打印機、小型3D打印店更加普及,人們將能夠制造自己設計的產品。未來,隨著3D打印機、材料和后處理技術的發展,3D打印的應用領域將不斷擴大。


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