我国3D打印技术发展现状

我国3D打印技术发展现状
我国3D打印技术发展现状

我国3D打印技术发展现状

3D打印技术目前并不完全成熟,还有一个较长时期的发展和适应过程。由于我国工业化革命没有完成,与国际同行比较,还有不小的差距。这是我国3D打印行业面临的实际情况,我们不能回避,必须客观面对。我们要想推动3D打印技术发展,就必须打开国门,与国际高手过招,从中发现差距,寻找共识,携手合作,才能共同促进3D打印这个新兴产业的蓬勃发展。

1、我国3D打印与欧洲不在同一水平

过去我们没有走出去,对国外同行的情况不太清楚,只是在新闻里或一些会议上了解信息,很多专家对国内3D打印发展一直比较乐观,基本判断依据是:目前全球3D打印技术都不成熟,都还处于起步期,差距都不大,因此中国3D打印总体与国际同步。而且,还有不少专家更为乐观的认为:中国3D打印技术是我国唯一能够与国际同行处于同一水平的先进技术。

从局外人的角度来看,的确是这样。你说欧美技术先进,为什么欧洲也没有大规模地推广应用?欧美不也是“小而散”吗?欧美的技术能够做砂模,我们也能够做;欧洲能够做金属3D打印机,我们也能够做;总之,欧美有的技术,我们也有……

从表面上看,专家们的乐观判断是正确的,也有数据给予支撑。2013年全球3D打印市场规模大概接近40亿美金,在2012年基础上增长了大概一倍。但是,仅仅40亿美金的市场规模,还不如一家大中型企业一年的产值;国内大概3亿美金,欧洲大概10亿美金,美国大概15亿美金。

总体来看这些数据还是显得微不足道。

但是,通过本次考察,使我们对欧洲3D打印发展有了比较深刻的了解,发现我们的乐观判断过于盲目,过于草率。现在3D打印的应用市场还没有启动起来,但是一旦启动起来,我们可能就面临灭顶之灾。这不是危言耸听,现状其实会比较残酷。

2、我国3D打印与欧洲同行的主要差距

第一、欧洲3D打印行业从技术本身的角度来看,的确比我们成熟很多,尤其是工艺技术、研发投入、人才基础、产业形态、材料等领域都比我们强。这个观点,国内同行也是

高度认可的,毕竟欧洲的工业化比我们早,工业基础比我们扎实,科技创新和人才优势明显,在3D打印领域的研发也比我们早一些。

第二、欧洲打印企业规模普遍比国内同行大,一般企业销售收入都在10亿人民币左右,而国内还没有一家企业收入过亿,甚至超过5000万的企业都没有几家。大多数企业经过多年的艰辛努力,销售收入才保持在两三千万的水平。不要小看两三千万与10亿的差距,欧洲企业从10亿再上一个台阶,很快就可以做到50亿,100亿,200亿;而国内企业要从两三千万做到一个亿,可能还需要两年三年,再从一个亿做到10个亿,可能需要五年十年。可是五年、十年以后,我们做到10个亿,欧洲同行已经做到200个亿,我们是同一个水平吗?我们还能够竞争吗?200亿的企业拿10%投入搞科研,就是20个亿。我们呢?10亿里面拿10%投入搞科研才1个亿。差距越拉越大。

严重的是,我们国内还没有哪一家3D打印企业走出国门,开始真正国际化。但是,欧洲几家大企业不仅完成了在欧洲的布局,还通过代理商完成了在国内各个主要城市的战略布局。一旦国内市场启动起来,单凭国内市场我们就可能被远远地抛在他们身后。

第三、欧洲整个3D打印行业基本上还是各自为战,没有形成整体战斗力,缺乏一个行业组织的引领和整合;这个现状与过去国内的状况是一样的,这点给了我们追赶的机会。但是2012年10月以来,国内率先成立了中国3D打印技术产业联盟,“小而散”的局面正得到改变。欧洲的国情与我们不一样,他们的行业协会与我们也不一样,在欧洲做点事情其实远比国内困难许多。所以,这是留给我们最好的机会。

第四、欧洲3D打印行业也还处于起步阶段,没有完全打开应用市场;从他们宣传和推广的内容,我们就可以发现,他们其实也陷入了迷茫:3D打印究竟能够做什么?这是我非常关注的问题。

在首届世界3D打印技术产业大会上,我就这个问题咨询过美国的、欧洲的许多同行。他们也说不出来。否则,他们不会炫耀:利用3D打印技术打印一把吉他,打印一支电子琴,打印一个台灯,或者打印一把手枪……

其实,我认为他们之所以这样做,就表明他们无计可施。如果传统制造业能够做出来的东西,3D打印技术也可以做出来,这不应该是新闻。传统制造业经过数千年的积累和发展,已经非常完善和成熟,无论是工艺特点,还是成本因素、材料因素,3D打印技术都是无法比拟的。

如何来推广3D打印技术呢?

3D打印技术的真正奥秘所在,不是什么都能做,而应该是传统制造业不能做,或很难做的领域,利用3D打印技术可以轻松实现。就是说,我们宣传和推广3D打印技术,要找

到3D打印的比较优势。绝大多数产品的生产制造与新产品开发利用,传统制造业的优势更为明显。在不具备优势的领域,对于3D打印技术来讲,就成为劣势,3D打印技术几乎就没有用武之地。

第五,国内资本界对3D打印特别谨慎,与表面上看起来轰轰烈烈的股票市场形成强烈反差,但是,投资商们都有一个共同观点:目前,3D打印还缺乏成熟的商业模式。

虽然欧洲同行注重生产设备与加工服务相结合的方式,是推进3D打印技术产业化的有效形式,但是,这也不可能是长远之计。设备生产商的主业就是研发设备、生产设备,实现产业化,不可能将加工服务作为主业来推进。但是,当前,如果我们3D打印行业在市场没有完全打开的情况下,自己不去主动与市场结合,还有谁去帮我们打开市场呢?

第六,与欧洲同行比较,国内3D打印行业危机四伏,虽然都处于起步阶段,都处于“小而散”的状态,但是,无论从企业规模、研发投入、产品成熟度、市场开发、材料开发等多个角度来看,欧洲同行都远远超过我们。而且,欧洲同行在国内的网络布局已经基本完成,一旦国内市场全面启动,他们的准备工作已经早就做好了,可是我们基本上什么都还没有开始。

3、我国3D打印产业发展现状

国内3D打印行业主要分为学院派和市场派。学院派主要以华中科技大学、清华大学、西安交通大学、西北工业大学、北京航空航天大学等高校为主。市场派主要包括南京紫金立德、湖南华曙高科、无锡飞尔康、杭州先临等企业为主。

作为学院派,要想将3D打印技术发扬光大,切实实现产业化,基本上还是很难的,整个国内成功的案例屈指可数。清华大学、华中科技大学、北京航空航天大学、西北工业大学、西安交通大学等高校都有直接或间接的产业化公司,一头连着学校科研资源,一头连着市场用户。

按道理讲,这样的架构是合理的。问题就出在学院派的公司一般是学校老师当法人代表,学生做技术和研发,大小事情还要由老师来决定。而老师是专家,不是企业家,这是问题的症结所在。老师不懂市场,真正既懂市场,又懂技术的老师毕竟只是极少数,在全世界成功的案例也没有几个。

学院派企业的老板,一般更关注科研经费和课题经费的多少,而不是公司销售多少。科研经费是每年部委机关或国家自然科学基金会分发下来的免费午餐,只需要填写一大堆申请资料,编写一些项目则已,而次年的考核也主要看发表了多少论文,获得了哪些成果。相对来讲,科研经费的申请工作要容易很多,没有什么风险,老师们对这项工作简直是轻车熟

路,不需要花费多大的精力就能够拿到这些白花花的银子。有些老师每年申请的科研经费两三千万,远远超过公司的收入。而做公司则没有这么幸运,市场总是充满各种风险和挑战。

为什么学院派企业总是做不大?总结起来,主要有几个方面:一是绝大多数老师并不懂市场,不熟悉市场,公司的运行并没有严格遵守市场规则,导致公司不象公司,科研单位不象科研单位;第二是大多数老师习惯于什么都要管,什么都要插手,并不愿意放权,公司的经营执行层积极性难以发挥;三是在公司和科研方面,老师更愿意搞科研,而不是当公司的董事长,对公司运行的实际付出并不多,却不愿意放弃对公司的实际控制;在他们眼中,科研经费是实实在在的可以拿在手上,而公司业绩预期总是看不见摸不着;四是实验室做出来的产品与市场总是有不少的差距,和用户的需求总是有一定的距离,但是,老师们却很少去认真倾听。

4、我国3D打印产业如何崛起

学院派的公司究竟应该怎样做,才能做到市场与科研两个轮子一起转,产生正能量?我想,首先应该将科研团队在公司中的贡献给予具体量化,从一开始就彻底解决产权问题,做到产权清晰、权责明确;第二,管理层与经营层要严格区分,规范运作,充分调动经营班子的积极性;第三,研发也要有市场意识,及时掌握市场动态,了解用户需求;第四,科研单位申请的科研经费的考核标准应该有所调整,将资金和政策向更多具有原创性的研究领域倾斜。可以考虑将国家财政扶持的部分科研经费转化为风险投资基金的形式,对3D打印等新兴技术的扶持。

不管怎么说,学院派是国内目前3D打印领域最主要的参与者,市场派的企业一方面是由国外的科研人员回来自己找合作伙伴投资建厂的,另外方面则是与国外同行合作建厂的;还有一种类型是从代理商转变成投资商的,通过对市场的熟悉和摸索以后,自己组建团队开始研发并生产3D打印机。

和学院派比较起来,市场派3D打印企业的优势目前并不明显,研发资源和研发投入明显不足学院派。唯一的最大优势就是机制领先,产权清晰,权责明晰,责任到位,后劲更足,积极性更高。

2014年,可能是学院派与市场派的“分水岭”。我们认为,3D打印市场将进一步升温,市场派企业的市场领地将进一步扩大,营销手段更为灵活,部分企业将寻求与国外同行合作建设研发中心、开发新产品,也会有个别企业的产品在国外设代理商或合资企业。学院派企业最大的挑战在于何时真正走出实验室,走向市场。

过去是国外几家大的企业进入中国市场,在首届世界3D打印技术产业大会之后,几乎连一些从来没有听说过的企业都开始通过各种手段涌进国内市场。有人问我,是好事还是

坏事?明明我们的技术上还有一定的差距,我们的市场还没有起来,一下子涌进这么多国外的企业来竞争,是不是要彻底摧毁国内3D打印企业?

我想,中国市场是一个开放的市场,欧洲市场、美国市场也是一个开放的市场,我们可以进入欧洲,进入美国,为什么就不能让欧洲和美国的企业进入中国呢?鼓励公平竞争,有利于我们跑的更快。封闭保守,只会怠务先机。我们没有进入欧洲、进入美国,并不是他们不让我们进入,而是我们自身实力不够,还没有能力进入。3D打印行业,一样遵循不进则退的自然法则。如果我们在国内都竞争不嬴,又何谈参与国际竞争呢?

只有在激烈的竞争中才会拼杀出一批精英企业出来,才可能走出国门,成为一家优秀的国际企业。如果,我们的学院派企业不能勇于走出校门,不更多地遵循市场化规则,淘汰将是可能的。

针对当前国内3D打印行业存在的困难和问题,我们提出几点建议:一是要加大科研投入,引导3D打印技术与传统产业结合;二是加强与国际间的对话,及时跟踪和了解国际同行的先进技术和发展方向,并加强国际间的合作;三是要抱团发展,避免单打独斗,充分利用联盟的平台和资源优势,集中打开应用市场。加强行业资源整合,采取多种途径和形式,实现强强联合,增强抗风险能力;四是充分发挥市场机制的作用,以市场为导向,不断开发出适应市场需求的产品。

3D打印技术的目前现状和发展趋势

3D打印技术的目前现状和发展趋势 物联网1501 张河钰0919150108 3D打印技术(3D printing),是快速成形技术的一种,它是一种数字模型文件为基础,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。3D打印技术出现在20世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。 一、3D打印技术简介 3D打印技术是指通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技术,与传统的去除材料加工技术不同,因此又称为添加制造(AM,Additive Manufacturing)。作为一种综合性应用技术,3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识,具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统,主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外,新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。 目前,3D打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域,替代这些领域传统依赖的精细加工工艺。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外,在生物工程与医学、建筑、服装等领域,3D打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间。如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。 二、3D打印技术及产业国际国内发展现状 (1)国际情况 经过十多年的探索和发展,3D打印技术有了长足的进步,目前已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。目前国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂直速率,并可实现24位色彩的彩色打印。 目前,在全球3D打印机行业,美国3D Systems和Stratasys两家公司的产品占据了绝大多数市场份额。此外,在此领域具有较强技术实力和特色的企业/研发团队还有美国的Fab@Home和Shapeways、英国的Reprap等。 3D Systems公司是全世界最大的快速成型设备开发公司。于2011年11月收购了3D 打印技术的最早发明者和最初专利拥有者Z Corporation公司之后,3D Systems奠定了在3D打印领域的龙头地位。Stratasys公司2010年与传统打印行业巨头惠普公司签订了OEM 合作协议,生产HP品牌的3D打印机。继2011年5月收购Solidscape公司之后,Stratasys 又于2012年4月与以色列著名3D打印系统提供商Objet宣布合并。当前,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。 目前在欧美发达国家,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。另外,3D打印技术获得应用的领域是个性化消费品产业。如纽约一家创意消费品公司Quirky通过在线征集用户的设计方案,以3D打印技术制成实物产品并通过电子市场销售,每年能够推出60种创新产品,年收入达到100万美元。 (2)国内情况 自20世纪90年代以来,国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发。清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面都有一定的科研优势;华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势,并已推出了HRP系列成型机和成型材料;西安交通大学自主

我国3D打印技术发展现状及环境分析

我国3D打印技术发展现状及环境分析 摘要:3D打印技术已获得迅速发展,并受到世界各国广泛关注,基于目前3D 打印技术发展的现实情况,着重分析我国3D打印技术发展现状以及面临的环境条件,并提出我国3D打印技术发展与应用的对策建议,以便为我国抢抓3D打印技术发展机遇提供重要技术支撑。 近年来,3D打印技术获得迅速发展,并受到世界各国的广泛关注,美国科学家将3D打印产业列为“美国十大增长最快的工业”之一,有的甚至期望3D打印这种神奇的技术能带来“第三次工业革命”[1][2]。军事强国加大技术研发力度,3D 打印技术成熟度及性能不断提升,3D打印精度和速度不断提高,打印成本越来越低,打印原材料更加丰富;主要国家积极探索3D打印技术在武器装备设计、制造和维修保障中的应用,已经通过3D打印技术成功“打印”出手枪;美军应用3D打印技术,辅助研制了导弹用的弹出式点火器模型;美国GE集团已应用3D 打印技术制造喷气发动机[3]。随着世界各国不断加大对3D打印技术的研发与投入,我国也开始高度重视3D打印技术发展与应用,已持续加大对3D打印技术支持,在若干关键技术方向取得了重要突破,在多个领域的应用取得重要进展,3D打印技术发展的支撑环境条件更加完善。 一、我国3D打印技术发展现状 我国3D打印技术发展与发达国家相比,虽然在技术标准、技术水平、产业规模和产业链方面还存在大量有待改进和发展的地方,但经过多年的发展,已形成以

高校为主体的技术研发力量布局,若干关键技术取得重要突破,产业发展开始起步,形成了小规模产业市场,并在多个领域成功应用,为下一步发展奠定了良好基础。 (一)初步建立以高校为主体的技术研发力量体系 自上世纪90年代初开始,航空航天大学、西北工业大学、华中科技大学、交通大学、清华大学等高校相继开展了3D打印技术研究,成为我国开展3D打印技术的主要力量,推动了我国3D打印技术的整体发展。航空航天大学“大型整体金属构件激光直接制造”教育部工程研究中心的王华明团队,西北工业大学凝固技术国家重点实验室的黄卫东团队主要开展金属材料激光净成形直接制造技术研究。清华大学生物制造与快速成形技术市重点实验室颜永年团队主要开展熔融沉积制造技术、电子束融化技术、3D生物打印技术研究。华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室史玉升团队主要从事塑性成形制造技术与装备、快速成形制造技术与装备、快速三维测量技术与装备等静压近净成形技术研究。交通大学制造系统工程国家重点实验室,以及快速制造技术及装备国家工程研究中心的卢秉恒院士团队主要从事高分子材料光固化3D打印技术及装备研究。[4] (二)整体实力不断提升,金属3D打印技术世界领先 我国增材制造技术从零起步,在广大科技人员的共同努力下,技术整体实力不断提升,在3D打印的主要技术领域都开展了研究,取得一大批重要的研究成果,特别是在高性能金属零件激光直接成形技术方面取得重大突破,技术水平达到世界领先。高性能金属零件激光直接成形技术世界领先,攻克了金属材料3D打印

3D打印技术的研究现状和前景

3D打印技术 一、3D打印的概念 我们日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品,而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。 3D打印技术,是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同,3D打印将三维实体变为 若干个二维平面,通过对材料处理并逐层叠加进行生产,大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力,直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件,使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。 二、3D打印的原理 3D打印并非是新鲜的技术,这个思想起源于19世纪末的美国,并在20世纪80 年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长,其价格也正逐年下降。 使用打印机就像打印一封信:轻点电脑屏幕上的“打印”按钮,一份数字文件便被 传送到一台喷墨打印机上,它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D 打印时,软件通过电脑辅助设计技术(CAD )完成一系列数字切片,并将这些切片的信息传送到3D打印机上,后者会将连续的薄型层面堆叠起来,直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。 三、3D打印的过程 1)三维设计阶段:先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。 设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过

我国3D打印技术发展现状

我国3D打印技术发展现状 3D打印技术目前并不完全成熟,还有一个较长时期的发展和适应过程。由于我国工业化革命没有完成,与国际同行比较,还有不小的差距。这是我国3D打印行业面临的实际情况,我们不能回避,必须客观面对。我们要想推动3D打印技术发展,就必须打开国门,与国际高手过招,从中发现差距,寻找共识,携手合作,才能共同促进3D打印这个新兴产业的蓬勃发展。 1、我国3D打印与欧洲不在同一水平 过去我们没有走出去,对国外同行的情况不太清楚,只是在新闻里或一些会议上了解信息,很多专家对国内3D打印发展一直比较乐观,基本判断依据是:目前全球3D打印技术都不成熟,都还处于起步期,差距都不大,因此中国3D打印总体与国际同步。而且,还有不少专家更为乐观的认为:中国3D打印技术是我国唯一能够与国际同行处于同一水平的先进技术。 从局外人的角度来看,的确是这样。你说欧美技术先进,为什么欧洲也没有大规模地推广应用?欧美不也是“小而散”吗?欧美的技术能够做砂模,我们也能够做;欧洲能够做金属3D打印机,我们也能够做;总之,欧美有的技术,我们也有…… 从表面上看,专家们的乐观判断是正确的,也有数据给予支撑。2013年全球3D打印市场规模大概接近40亿美金,在2012年基础上增长了大概一倍。但是,仅仅40亿美金的市场规模,还不如一家大中型企业一年的产值;国内大概3亿美金,欧洲大概10亿美金,美国大概15亿美金。 总体来看这些数据还是显得微不足道。 但是,通过本次考察,使我们对欧洲3D打印发展有了比较深刻的了解,发现我们的乐观判断过于盲目,过于草率。现在3D打印的应用市场还没有启动起来,但是一旦启动起来,我们可能就面临灭顶之灾。这不是危言耸听,现状其实会比较残酷。 2、我国3D打印与欧洲同行的主要差距 第一、欧洲3D打印行业从技术本身的角度来看,的确比我们成熟很多,尤其是工艺技术、研发投入、人才基础、产业形态、材料等领域都比我们强。这个观点,国内同行也是

3D打印技术的研究现状和前景要点

材料科学基础读书报告 制作人:X X 时间:X.X.X

3D打印技术 一、3D打印的概念 我们日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品,而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。 3D打印技术,是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同,3D打印将三维实体变为若干个二维平面,通过对材料处理并逐层叠加进行生产,大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力,直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件,使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。 二、3D打印的原理 3D打印并非是新鲜的技术,这个思想起源于19世纪末的美国,并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长,其价格也正逐年下降。 使用打印机就像打印一封信:轻点电脑屏幕上的“打印”按钮,一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上,它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D 打印时,软件通过电脑辅助设计技术(CAD)完成一系列数字切片,并将这些切片的信息传送到3D打印机上,后者会将连续的薄型层面堆叠起来,直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。 三、3D打印的过程 1) 三维设计阶段:先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。 设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用

国内外3D打印技术的现状及发展

国内外3D打印技术的现状及发展 曾燕萍 文法学院汉语言文学专业14级一班 1470150127 近来,有关3D打印新进展的报道如雨后春笋般涌现,在企业、科研机构和媒体的互动下,3D打印的未来似乎一片光明,甚至频频提到或将带来“第三次工业革命”的高度。 3D打印仍是非常昂贵的技术 近年来展示了实验室在3D打印、3D数字化、3D建模和3D可视化方面的研究成果。 以前人们打印仅仅指所谓的快速原型制造,而近几年这一技术已经向快速制造进一步发展。 快速制造还有一个优势,它可以生产定制的部件。于牙科修复等。各种可以替代的人体‘零部件’,如食道等也都可以这样生产。在世界各地的几个地方还有在组织工程中应用快速制造,用来进行替代人体组织的研究。总体而言,3D打印已经应用到许多领域,而且未来几年这一趋势还将扩大。 目前为止,3D打印技术仍然是一个非常昂贵的技术。设备购置、材料成本以及技术维护都还非常昂贵。在3D打印机市场上虽然可以有多种不同的技术,但是每种技术只有一个制造商,他们仍然试图维持较高的价格,因此一般的中小型企业在经济上难以支撑这样的应用。还有一个更大的问题,即3D 打印是非常劳力密集型的应用,3D打印任务不可能点击一个按钮就自动产生。大部分的工作在于密集的数据准备。这需要大量的时间,并要求大部分员工有长期的经验和专门技能,这样的人现在数量还非常少,这也不是一个中小企业所负担得起的。 3D打印首先是补充生产工具 3D打印技术的应用迄今仍被局限于利基市场(即高度专门化的需求市场),如医疗或模具,有很大的发展前景。 看待3D打印热潮 目前3D打印技术的发展仍然主要集中在美国。德国也成立了第一批类似的公司,并且有了自己生产的3D打印机。 实际上,现阶段大多数吸引眼球的3D打印新应用都还只是演示或单件产品,其成本与实用性往往被忽略,低估它们的长期发展潜力。 3D打印技术涉及范围不断扩大(海军舰艇、航天科技、医学领域、房屋建筑、汽车行业、电子行业、服装领域等),对人类的发展起到极大的促进作用,推动了一系列领域的发展。三维数字化设计改变了设计流程,提高了试制效率;五级成熟度管理模式,冲破设计和制造的组织壁垒,而这与3D打印技术关系紧密。

浅谈3d打印机现状与发展趋势

浅谈3D打印机现状与发展趋势 浅谈3D打印机现状与发展趋势 摘要:3D打印机(3D Printers)作为3D领域的一种前性产品,目前成为一种潮流正迅猛发展。3D打印机被称之为改变未来世界新的创造性科技,不仅改变了许多工厂的生产方式,给制造业带来一场革命,还将进入到我们的家庭,给工业生产和我们的生活带来巨大的革命性改变。 关键词:打印机打印过程建模喷嘴三维 一、起源 3D打印技术的核心制造思想最早起源于19世纪末的美国,到20世纪80年代后期3D打印技术发展成熟并被广泛应用。3D打印源自100多年前美国研究的照相雕塑和地貌成形技术,上世纪80年代已有雏形,其学名为“快速成型”。 在此之前,三维打印机数量很少,大多集中在“科学怪人”和电子产品爱好者手中。他们主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。甚至有汽车专家打印出了汽车零部件,然后根据塑料模型去订制真正市上买不到的零部件。现在则主要用在航天、医疗等精密制造行业,以制作出普通工业流水线无法生产的复杂产品。 二、工作原理 工作原理是先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,从而指导打印机逐层打印。把数据和原料放进3D打印机中,机器会按照程序把产品一层层造出来,打印出的产品,可以即时使用。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面,三角面越小其生成的表面分辨率越高。 3D打印是断层扫描的逆过程,断层扫描是把某个东西“切“成无数叠加的片,3D打印就是一片一片的打印,然后叠加到一起,成为一个立体物体。目前3D打印机可打印的材料主要有石膏、尼龙、ABS塑料、PC、树脂、金属、陶瓷等,这些原材料都是专门针对3D

论述3D打印的技术现状及发展趋势

3D打印的技术现状及发展趋势 一 3D打印技术概况 3D打印技术是指通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技术,与传统的去除材料加工技术不同,因此又称为添加制造(AM,Additive Manufacturing)。 3D 打印(3Dprinting)是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术,被称为“具有工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是:应用计算机软件设计出立体的加工样式,然后通过特定的成型设备(俗称“3D 打印机”),用液化、粉末化、丝化的固体材 料逐层“打印”出产品。 3D 打印是“增材制造”(AdditiveManufacturing)的主要实现形式。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。传统数控制造一般是在原材料基础上,使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法,去除多余部分,得到零部件,再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。 而“增材制造”与之截然不同,无需原胚和模具,就能直接根据计算机图形数据,通过增加材料的方法生成任何形状的物体,简化产品的制造程序,缩短产品的研制周期,提高效率并降低成本。 作为一种综合性应用技术,3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识,具有很高的科技含量。 3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统,主要由高精度机械系统、数控系统、喷

射系统和成型环境等子系统组成。此外,新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。 二 3D 打印所需的关键技术 3D 打印需要依托多个学科领域的尖端技术,至少包括以下方面:1.信息技术:要有先进的设计软件及数字化工具,辅助设计人员制作出产品的三维数字模型,并且根据模型自动分析出打印的工序,自动控制打印器材的走向。 2.精密机械:3D 打印以“每层的叠加”为加工方式。要生产高精度的产品,必须对打印设备的精准程度、稳定性有较高的要求。 3.材料科学:用于3D 打印的原材料较为特殊,必须能够液化、粉末化、丝化,在打印完成后又能重新结合起来,并具有合格的物理、化学性质。 三 3D打印的应用领域 具体应用领域包括: 1.工业制造:产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证;制作模具原型或直接打印模具,直接打印产品。3D 打印的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世。3D 打印的家用器具模型,也被用于企业的宣传、营销活动中。 2.文化创意和数码娱乐:形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影《阿凡达》运用3D 打印塑造了部分角色和道具,3D 打印的小提琴接近了手工艺的水平。 3.航空航天、国防军工:复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、

3D打印技术的研究现状和前景

材料科学基础读书报告

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3D打印技术 一、3D打印的概念 我们日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品,而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。 3D打印技术,是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同,3D打印将三维实体变为若干个二维平面,通过对材料处理并逐层叠加进行生产,大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力,直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件,使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。 二、3D打印的原理 3D打印并非是新鲜的技术,这个思想起源于19世纪末的美国,并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长,其价格也正逐年下降。 使用打印机就像打印一封信:轻点电脑屏幕上的“打印”按钮,一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上,它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D 打印时,软件通过电脑辅助设计技术(CAD)完成一系列数字切片,并将这些切片的信息传送到3D打印机上,后者会将连续的薄型层面堆叠起来,直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。 三、3D打印的过程 1) 三维设计阶段:先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。 设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用

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