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3d打印技術范文1
3D打印技術以前主要用來制造一些比較小型的東西。時至今日,一些大型制造商已經開始準備將其用來制造更大的物件。一些3D打印設備的制造商認為,隨著這種技術的成熟,將來一些汽車零部件的庫存只需要保留電子文檔,而無需制造出來存在倉庫。一旦有需要,直接打印即可。
一、3D打印技術簡介
3D打印技術是指通過連續的物理層疊加,逐層增加材料來生成三維實體的技術,與傳統的去除材料加工技術不同,因此又稱為添加制造(AM,Additive Manufacturing)。作為一種綜合性應用技術,3D打印綜合了數字建模技術、機電控制技術、信息技術、材料科學與化學等諸多方面的前沿技術知識,具有很高的科技含量。3D打印機是3D打印的核心裝備。它是集機械、控制及計算機技術等為一體的復雜機電一體化系統,主要由高精度機械系統、數控系統、噴射系統和成型環境等子系統組成。此外,新型打印材料、打印工藝、設計與控制軟件等也是3D打印技術體系的重要組成部分。
目前,3D打印技術主要被應用于產品原型、模具制造以及藝術創作、珠寶制作等領域,替代這些領域傳統依賴的精細加工工藝。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,在生物工程與醫學、建筑、服裝等領域,3D打印技術的引入也為創新開拓了廣闊的空間。如2010年澳大利亞Invetech公司和美國Organovo公司合作,嘗試以活體細胞為“墨水”打印人體的組織和器官,是醫學領域具有重大意義的創新。
二、3D打印機的工作原理
3D打印機的工作原理其實很簡單,通俗地說,首先在電腦上設計一個完整的三維立體模型(也成為計算機輔設計),然后把膠體或粉末等“打印材料”裝入打印機,再將打印機與電腦相連接,就可以通過電腦控制把“打印材料”和三維立體模型一層層地疊加,最終把計算機上的藍圖變成實物。這種通過連續的物理層創建出三維對象的3D打印技術是疊加式制造工序的一種形式,與傳統的疊加式制造工序相比,其具有速度快、價格便宜等優點。
在Windows網絡或工作站上運行的打印設備軟件可以讀取大部分的3D文件格式計算機輔助設計繪圖數據。
這種軟件的作用就是將數據傳輸至3D打印設備,從而控制印刷頭的移動與材料輸出。在3D打印設備工作時,塑性模型材料細絲與可溶性支撐材料將被加熱至半液體狀態,然后通過擠壓頭輸出,精確地沉積成極其細微的分層。分層的厚度范圍在0.005英寸至0.013英寸(即0.127毫米至0.33毫米),具體數值取決于打印設備性能。
印刷頭只沿水平方向或垂直方向移動,模型與支撐材料將自低而上地構造,壓盤根據實際情況上下移動。在構造模型時,有了支撐材料(圖中褐色部分物件)的承托,模型的懸掛部分能夠順利完成材料沉積,此外,支撐材料還有助于構造結構復雜的模型,如嵌套結構,以及具有移動部件的多重組件。打印工作完成后,可以將模型置于水中,支撐材料將會自行溶解,如果需要,還可以為模型涂上顏料,或者進行其它處理。
三、使用3D打印技術,加快設計周期
一項產品停留在設計周期的時間越長,推向市場的時間也會越漫長,這意味著企業的潛在利潤將會越來越少。某項調查表明,產品的上市時間是受訪者最關心的日常問題。受訪者同樣表示,在17%的產品中,產品原型制作消耗相當長的時間,是縮短上市時間的最大障礙。
業界普遍認為產品應該更加快速地推向市場。隨著縮短上市時間的重要性越來越大,在設計的概念階段,企業不得不縮減決策時間,同時又必須確保所作決定的準確性。這些決定會影響大部分的成本因素,如材料選擇、制造技術以及設計壽命。通過快速制作產品模型進行測試,加快設計迭代速度,3D打印技術可以優化設計流程,為企業最大化潛在利潤。
例如為專業領域生產噴漆和紋理設備的Graco公司,該公司的工程師使用一臺3D打印設備去測試各種噴漆槍和噴管組合,設計出最合理的噴流形式和試驗出最精確的噴射量,而生產出的新型噴射紋理槍是由3D打印設備制作的ABS塑料功能原型。3D打印技術可以幫助減少產品開發時間,Graco公司估計減少的最大幅度可達75%。從一個絕妙的創意,到一項成功的產品,中間充滿著重重困難。GregStevens和James Burley在他們經常被引用的新產品開發分析報告《3000個原始創意=1次商業成功》中指出,除了3000個原始創意,一項成功的創新還需要125個小規模計劃,4項大型開發和 1.7個產品。在評估創意是否值得投放開發資源時,3D打印技術能夠助企業一臂之力,縮短傳統評估所需要用的時間,提高效率。
四、3D打印技術未來發展的主要趨勢
隨著智能制造的進一步發展成熟,新的信息技術、控制技術、材料技術等不斷被廣泛應用到制造領域,3D打印技術也將被推向更高的層面。未來,3D打印技術的發展將體現出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趨勢。
提升3D打印的速度、效率和精度,開拓并行打印、連續打印、大件打印、多材料打印的工藝方法,提高成品的表面質量、力學和物理性能,以實現直接面向產品的制造;開發更為多樣的3D打印材料,如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質材料及復合材料等,特別是金屬材料直接成型技術有可能成為今后研究與應用的又一個熱點;3D打印機的體積小型化、桌面化,成本更低廉,操作更簡便,更加適應分布化生產、設計與制造一體化的需求以及家庭日常應用的需求;軟件集成化,實現CAD/CAPP/RP的一體化,使設計軟件和生產控制軟件能夠無縫對接,實現設計者直接聯網控制的遠程在線制造;拓展3D打印技術在生物醫學、建筑、車輛、服裝等更多行業領域的創造性應用。
3D打印技術提供了一種極具成本效益的方式去完成多次設計迭代,在關鍵的開發過程初始階段,獲取產品設計的即時反饋信息。對于產品設計幾乎即時的修改,不僅有助于降低成本,而且能夠加快產品上市時間。對于在設計流程中采用3D打印技術的企業來說,無疑增加了明顯的競爭優勢。
隨著價格的下降,3D打印設備市場將會進一步擴大,尤其是在中小型企業和學校方面。3D打印設備耐用,打印快捷、準確,成本低廉等好處可以幫助企業縮短產品上市周期,增強企業競爭力。
參考文獻:
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3d打印技術范文2
關鍵詞:3D打??;教育應用;模式構建
中圖分類號:TP37 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2014)34-8315-02
3D打印技術發展了短短數年,在國內外已經取得了長足的發展,不過在3D打印教學當中卻和其發展勢頭不匹配。該文在研究3D打印技術原理的基礎上,詳細的了解了3D打印技術對于教育的意義,同時構建了基于3D打印技術的教學應用模式,爭取為更深層次了解3D打印技術在教學中的應用給出具有較高價值的參考。到目前為止,3D打印技術已經被認為是即將到來的第三次工業革命的推動性技術之一,已經得到了全球多家研究機構和知名公司的認可。該文詳細介紹了 3D打印技術的諸多優勢,例如數字制造、降維制造、堆積制造、直接制造和快速制造等優點,隨后具體提出了光固化成形、材料噴射、粘結劑噴射、熔融沉積制造、選擇性激光燒結、片層壓和定向能量沉積這七類 3D打印工藝。對這七類3D打印技術的世界商業化情形以及應用的領域進行了詳細的介紹,隨后根據目前的3D打印技術的現狀對其的發展的明天做了詳細的展望。最后得出的結論:3D打印技術是一項革命性的新技術,可能會引發第三次工業革命,其必將深刻的改變傳統行業,我們有理由相信,短期內必將促進行業更好的走高科技發展之路。
1 3D打印技術與3D打印機
3D打印技術和我們熟知的3D印刷雖然看著只差一個字,給人的感覺好像差不多,但實質上卻差之千里。3D印刷僅僅是將一章圖片劃分為角度相異的紅、藍兩張圖片,隨之把上述的兩張圖片根據特定的視差距離套印在一起,然后采取帶有濾光效果的眼鏡來看出3D的視覺效果,也可以把圖片按照一定的方式處理之后,不經過加工印刷在與傳統認識不同的光柵板的上面,采取這樣的方式就可以有3D視覺效果的一種特殊的印刷手段。相比而言,3D打印技術則是指選擇三維噴墨打印的技術,利用分層加工和疊加成形互相融合的思路,每一層都進行打印來強化材料來得到3D的實體,它的工作原理能夠分成兩個大類:
1.1 基于三維打印技術的3D打印機
采用先進的三維打印技術的3D打印機首先會從儲備原料的地方向外部提供一小部分的原材料粉末,這部分原材料在加工的時候被加工成非常薄的一層,隨后打印頭會在需要加工的目標的部分推送一種不常見的黏合藥品。在這個時候,上述的原材料粉末遇到黏合劑會發生急速聚集并牢固地站在一起,相比之下未能遇到黏合劑的粉末就會跟之前的粉末狀態一致。上述的加工工序在每一層循環,每一層的加工完畢后,加工平臺就會自動下降一點,加工的時間和精度以及形狀是由切片完全確定的,直到打印出真實的物體。在整個工序都完成之后僅僅需要清除殘留的外層粉末就可以輕易得到之前想要得到的立體的物體。
1.2 基于熔融沉積制造技術的3D打印機
基于熔融沉積制造技術的3D打印機的工作原理是先在3D打印機的控制軟件中導入由CAD生成的實物數據,經處理生成支撐材料和熱噴頭的運動路徑。下一步就是熱噴頭會在電腦的精確控制下按照三維物體的截面輪廓的參數在平面上做事先規劃好的特殊的運動,同時熱塑性絲狀材料由供絲機構送至熱噴頭,并在噴頭中加熱和熔化成半液態后擠壓出,并噴涂在相應的工作平臺上。噴涂熱塑性材料快速冷卻后在平臺上形成一層厚度約0.1 mm的輪廓薄片,形成了一個3D打印截面。將這個作業過程不斷循環,承載工作臺高度隨之不斷降低,利用這樣的辦法來得到需要的物體。
2 3D打印技術的應用需求
和我們熟知的機械加工技術有著很大的差別,3D打印技術的精髓是一層層的類似于打印一張張紙最后疊加而成的三維物體, 每一層的增加原料來得到三維物體的高新技術,又被全球多位專家叫做高速成型技術,也叫做增材制造技術(AM, Additive Manufacturing)。3D打印技術可以在級大地強化制作效率以及設備精密的程度,且在歐美等發達國家已經得到了更好的發展, 3D打印技術已經初步形成了規模,可以打印的材料種類非常豐富,以生物細胞為材料甚至都可打印出人體的各種形狀的器官,或者用鋼鐵鎳鈦等金屬也可以打印飛機零件等; 以沙子為材料可打印建筑;以玻璃為材料可打印玻璃制品;以金屬為材料可打印機械零件等。到現在為止, 3D打印技術已經為國內外諸多的領域做出了突出的貢獻,為技術創新提供了良好的平臺。
到現在為止3D打印技術已經能夠成功地打印很多類型的材料,已經能夠逐步地應用到全球各行各業當中,可以說應用3D打印的領域數不勝數。若僅僅考慮到客戶得應用目的,需要使用的材料也不盡相同。3D打印機以其優異的特性,在市場上有著不可替代的位置,且該技術開發時間不長,可以有很大的潛力等待全球的科研技術工作者們進行開發。
2.1 工業應用
著名的“空氣單車”是位于美麗的布里斯托爾的著名公司選擇的3D打印機,利用3D打印技術制造出了全球首輛打印自行車。這輛特殊的自行車使用的材料其硬度和韌性都可以跟普通自行車的材料相媲美,但是它卻是一種特殊的尼龍材料,密度要遠遠小于金屬材料。更有趣的是,“空氣單車”無論是車輪、鏈條還是軸承都是一次打印出來的,無需原來先制造零件再將零件組裝在一起的總裝流程,打印結束后,自行車就能夠活動自如。這臺自行車的制造工藝就跟日常打印書本一樣容易,同時,3D打印機以其優異的自身優勢,可以打印出空間不相連的三維立體的物體。
2.2 3D打印技術在教育中的作用
3D打印技術發展到現在,已經取得了令人矚目的進步,在眾多的領域內都取得了輝煌的成績。對于教育行業,它的價值就在于它可以得到對事物更直觀更理性的研究機會,而恰恰是這種機會在以前可以說是一個不可能完成的任務。對于 3D 打印技術可以輕易地打印三維立體的物體這種神奇的特性來說,對其的研究為學習活動的開展提供了新的可能。下面分別從教師和學習者視角分析 3D 打印技術在教育的角色中扮演助推器角色。教師在教學過程中利用 3D 打印制作的教學用具,可以擴展學習者的感覺和知覺增強觸覺體驗,彌補常態課堂直接經驗不足的劣勢。同時,教師也將隱性知識和認知結構顯性化,使學習資料由抽象化轉變成為具體化,具體化轉變成為形象化,視覺復雜化轉變成為認知簡單化。這一就能夠強化學生的思路使之更加清晰,強化學生的邏輯思維以及理解能力,從而從根本上實現了教師教學改革,也使得學生的學習效率成倍提升。
2.3 醫學應用
對于醫學方面,選擇3D打印技術將雙光子聚合物以及生物功能材料組合生成的成毛細血管,在有著極佳的的彈性以及人體相容性意外,也可以在替換壞死的血管方面有著比較大的應用潛力。3D打印也可以和人造器官相結合,可以在藥物研發中減少動物的必要死亡,對生態環境也有著巨大的積極作用。
2.4 日常生活應用
“3D食物打印機”是由美國紐約康奈爾大學開發的專門用于制造食物的設備。這部“3D食物打印機”選擇了一種工作模式,這種模式與我們平常打印機的工作原理有異曲同工之妙,將原材料和配料放入容器內(與打印機的墨盒相似)中,一旦選擇了所需的食譜,利用其自帶的的CAD軟件就可以將美食“3D打印”出來。從這個方面來說,這種革命性的烹飪方式代表著他們能夠創作之前從來不曾想象的菜,菜品的數量也將爆炸式增長。使用“3D食物打印機”來打印食物,能夠最大程度地減少從原材料一直到成品之間的步驟,從而降低了一系列的成本。
3 3D打印技術的發展趨勢
隨著3D打印技術從無到有從弱到強,其做大做強之后成本的快速下降已經導致了3D打印技術已經真正的走進了市場,蓬勃發展,速度驚人,已經成為全社會共同關心的全新領域。應用3D打印技術打印的模型、醫療骨骼甚至是裝飾用品等的應用,都在非常大的范圍內上喚起了社會的關注。
在我國首個研發3D打印的學者是華中科技大學快速制造中心主任史玉升預計,在他的眼中,在即將到來的10年內,只需要在電腦上點擊打印,先進的3D打印機就能一步步地制造出我們需要的模型。目前部分鑄造企業已經著手開發選擇性激光燒結3D打印機的事情,希望把復雜鑄件的生產周期縮短兩個半月,效率提高89%。圖1為3D打印出的裝飾品。
社會每天都在發展, 3D打印技術多年來持續有新的突破,其制造的速度越來越快、尺寸在也越來越大,質量也越來越好。在過去,一個零件往往需要幾百甚至上千個圖紙來對其描述,而應用了3D打印技術,一張圖就可以精確描述一個零件。因此,3D打印技術,可以從根本上改變制造業的發展和設計人員的思維。
4 結論
3D打印技術是一種新興的高科技技術, 由其獨特的運作模式和巨大的作用,教育領域將是未來 3D 打印技術的下一個的重要市場。該文通過分析3D打印原理和3D打印技術在教育中的作用構建了基于3D 打印技術的教學應用模式,這樣可以為后續實際應用和深入的研究打下良好的鋪墊。盡管 3D 打印技術在教育領域具有廣闊的發展前景,但是目前其在教育機構的推廣和普及仍面臨著巨大挑戰。例如:3D 打印機仍然不是一個經濟的選擇,可制作原材料稀少,制作成本居高不下等。這也將成為全球學者們未來的重點研究的課題和方向。我們有理由相信,3D打印技術一定會淘汰傳統生產線,生產效率高出幾十倍,與此同時所需原材料用量只占傳統所需的幾分之一。
參考文獻:
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3d打印技術范文3
3D打印技術是數字化時代的重要產物,又被稱為“添加制造”(AdditiveManufacturing)技術,它是以三維數字模型文件為基礎,創新性地將信息、材料、生物、控制等技術融合滲透到一起,能以自身逐層添加打印的制造方式完美地實現各種材料的結合。3D打印技術自開發以來得到不斷地發展,迅速被廣泛應用于工業設計、建筑、軍事、航天、醫療等不同領域,并取得一系列實質性的突破。3D打印技術相較于傳統的大型增材制造設備來說,更加注重體現設備的小型化、智能化和個性化。3D打印技術發展到今天,已經能夠在0.01mm的單層厚度上實現600dpi的精確分辨率,。并且適用于該技術的材料豐富,比如以生物細胞為材料,能夠打印出器官、骨骼;以金屬為材料,能夠打印出機械零件;以沙子為材料,能夠打印出建筑物;以玻璃為材料,能夠打印出玻璃制品等。據不完全統計,截止到2012年年底,著名的3D打印成型公司Stratasys的產品已經發展為能支持123種不同材料進行3D打印,隨著科學技術的創新和發展,這一數字將不斷地被刷新。同時,在打印速度上,3D打印技術能實現垂直25.4mm/h以上。未來我們有理由相信,隨著智能制造的逐漸深入發展與成熟,將會有更多新的信息技術、控制技術、材料技術等不斷地投入應用,3D打印技術也會在此基礎上被進一步推向更為廣闊的領域。
二、3D打印技術在產品造型設計中的應用
近年來,3D打印技術在產品造型設計上應用越來越廣泛,并且突破了以往單純的常規幾何形態,開始以更具創新性、類似于自然形態的精美造型出現在人們的日常生活中,以獨特的制造方式和時代意義賦予我們的生活空間新的活力。比如在人們熟悉的服裝領域中,著名的荷蘭時裝設計師IrisvanHerpen與Materialise在2013年初的巴黎時裝展上合作制造的3D打印時裝,給人帶來強烈的視覺盛宴,風靡一時。此外,2011年Materialise公司提供以14K金和純銀為原材料的3D打印服務,更是為珠寶制造業帶來巨大革新。由比利時公司MGX設計的分形桌子,設計師以數學特征中的自相似性為設計原理,以自然界中的分形生長為模型創造了這一作品,其成就是傳統制造方式無法企及的。以現代裝飾中的燈飾為例,2012年設計師宋波紋協同格物工作室,創新性地推出3D打印作品“十二水燈”,燈具快速成型材料為尼龍,其創作靈感來源于宋代畫家馬遠的水畫名作“十二水圖”。在該造型設計中,設計師完美地將中國傳統繪畫的意境與傳統思想中“格物致知”的觀念進行融合,通過探究事物的發展規律,尋找智慧的源頭。作品利用現代先進的制造技術向人們呈現出耳目一新的作品,并通過這種形式完成對文化的傳承。所以,可以說,3D打印技術讓產品的造型有了更為廣闊的發展空間,同時也讓產品的個性化特色更為突出。與傳統機器生產和手工制造相比,3D打印技術突破了以往制造過程中受眾多造型、材料和設備的限制,這在某種程度上促使其對產品造型的制造更加接近設計本來的要求,同時與產品造型設計隨著時代、科技和人文藝術的發展而革新的歷史使命相符。3D打印技術的應用,極大地開拓了設計師的想象思維,即使是外觀再復雜的產品都能通過3D打印技術進行制造,并能保證與設計的渾然一體。這就促使設計師將關注力放在產品形態創意和功能創新上,不斷實現超越。并且,隨著產品造型設計的多元化,設計師開始重視體現產品的美學屬性,將時尚化、個性化因素融入到產品造型的藝術化表現方式中,從而潛移默化地引導著消費者對產品造型審美觀的變化。
三、3D打印技術在產品造型設計中的問題和展望
就目前而言,雖然3D打印技術在產品設計中發揮著越來越重要的作用,應用也越來越廣泛。但是從整體上來說,3D打印技術在產品造型設計領域中的普及力度仍然比較弱。這可能是因為3D打印技術本身受自身打印機性能、打印材料、打印成本、打印精度等眾多因素的影響,而不能得到全面的普及和應用,因此也就無法促使對3D打印技術的進一步研究和創新。另外,現階段,3D打印技術的應用主要集中在服裝、家具及相關家居用品等形態比較小的產品造型設計中,還沒有廣泛應用到較大型的產品設計上。并且一些產品在空間界面上的打印要求3D打印機和相關材料都必須有較高的質量,這樣才能充分滿足其在制造過程中來自各方面的要求。盡管如此,我們仍然有理由相信,隨著科學技術的不斷發展和數字化的持續創新,未來3D打印技術必然與計算機技術、云技術、信息技術、生物技術等更加緊密地結合在一起,最大限度地實現產品設計成果的資料共享。與此同時,國家和相關部門將會更加重視設計師的設計產權知識、消費者權益責任保障、資源利用和環境保護等一系列問題,為3D技術在產品設計領域的更深層次的發展提供良好的環境氛圍。因此,在未來,3D打印技術也會在此基礎上被進一步推向更為廣闊的領域,直接影響著設計師的設計思路,不斷突破傳統的生產和制造方式,改變整個世界的面貌。
四、結語
3d打印技術范文4
1建筑設計領域
以前建筑樣品的制作方法,現在沒有辦法使高水平設計內容的需要得到滿足?,F在許許多多的設計主體的大型場館以及設施都運用了3D打印的技術,設計建筑初期的模型,準確形象的展示建筑效果以及有關的測量,3D打印技術的設計所不能相比的真實感以及散發出的優點是所有設計人員都認可的。在建造的行業,設計師們以及工程師逐漸的都在應用3D打印機來制作建造的外形,運用3D技術能夠降低費用、保護環境、逼真的效果,同時還可以節約時間。對于設計人員的需要相當的符合,能夠降低建筑所應用的材料以及設計所需的時間。
2機械制造領域
因為3D打印技術本身的設計優勢,使得3D技術在機械制作行業內,能夠得到全面的運用,大部分的都用在制作小需求量、單間金屬器件的制作。有些特殊復雜制件,由于只需單件生產,或少于50件的小批量,一般均可用3D打印技術直接進行成型,成本低,周期短。3D打印以“每層的疊加”為加工方式。高水準的商品的產生,一定對打印器械的穩定程度、準確性有有超高的需求。
3模具制造領域
例如玩具制作等傳統的模具制造領域,往往模具生產時間長,成本高。把以前的模具制作水平以及3D打印水平有機的聯系在一起,能夠大大的減少模具制作的開發時間,生產率已能夠有效的提升,是改善制作薄弱問題以及模型的設計的有效合理的方法。3D打印水平在模具制作領域的運用能夠分成間接制模以及直接制模兩個類型,直接制作模型主要指運用3D打印水平直接堆積制作出模型,間接制造模型是先做出成型較高的器件,再復制器件就能夠生產出要用的模型。
4醫學領域
在醫學方面的運用幾十年以來,人們對3D打印的水平在醫學方面的運用有著較多的探究。把醫學視頻資料當作基本,把人體感官模具用3D打印技術來制作形成,它有著極大的價值對于醫生的外科手術的進行。從2010年美國成功打印活體器官開始,似乎直接打印人體也并不是不可能,它更類似于克隆技術,他打印出來的活體器官不會與患者排斥。他還可以打印骨骼、牙齒等。我們能夠預想在以后的3D打印機的發展經歷中,一個展新的人體引進意義將會引進到醫療方面上,讓更多的患者看到希望。
5航天技術領域
在航空航天方面上,風洞實驗是航天飛機不可缺少的主要條件。這個實驗中所需的模型有著很高的精度要求、還有著非常復雜的外形,運用3D打印的科技,參照CAD模具,用3D打印機直接打印輸出,可以保障模具的形狀以及質量。
二、3D打印技術設計的未來
未來的3D打印我們可以做什么?可能我們居住的屋子不在需要人類的建設,直接用3D打印機進行打印輸出,我們再也不會被食物的缺少而舒服著,想喝什么自己打印就可以了;生活用的日常用品不用出門購買,想要什么隨手打印,我們就可以得到了,3D打印技術能夠給我們提供許多的方便。
1制定數字化制造規劃,促進3D產業優先發展
建議把3D打印技術的設計定位在產品設計、建筑設計、機械制造、模具制作、醫學方面、航天技術方面及創新設計的研究。在金融稅務制度上,生產、投資、開發、運用3D打印技術被企業的發展所提倡,企業倡導運用3D技術。
2構建行業協會、產業的有機結合,3D產業技術的逐漸運用
主動的指引3D打印技術的供應商、相關材料、工業產品的設計以及3D打印機探究的主體以及部門、3D打印技術通過供應商構建產業聯合。拓展3D打印技術水平應用的市場平臺的構建,其中包含3D打印數據保密、保護產權體系,產業也能夠穩定發展。
3加大科技扶持力度,提升3D打印技術水平
專門基金的建立,主要是拓展軟件調控、材料技術水平、數字化的技術水平、打印設備等主要技術水平的研究。在探究過程中,要重視公正、公平的探究成績評估系統的構建,倡導各研究機構的不一樣的探究水平以及方法。提升支持3D打印技術的后備力量,尤其是對履行商品化的公司在社會宣傳、市場銷售上提供相應的國家政策制度。
三、結語
3d打印技術范文5
關鍵詞:3D打印技術;產品設計;影響
3D打印技術產生于上世紀80年代,最初應用在工程設計和生產領域,其通過重建三維數字模型,分割為層狀,再逐層構建實體模型。伴隨數字技術的發展,3D打印技術日益完善、成熟。相對傳統大型增材生產技術而言,3D打印技術具有智能化、個性化、小型化等特點,對產品設計也有諸多影響。
1影響產品設計理念
傳統產品設計是基于產品量產模式進行的,而這使得產品設計難以展現消費者的個性化需求。為實現規?;?、批量化生產,在進行產品設計時,往往將消費者設定成相同需求的人,未能考慮到個性需求[1]。比如:鞋子尺碼設計,傳統設計方式就是使消費者多種多樣的腳型、運動習慣去適應既定的尺碼、款式,而應用3D打印技術,那么可依照消費者的實際腳型、日常運動習慣,結合消費者的喜好,設計出和相應的個性化產品。所以,3D打印技術的應用,讓未來產品個性設計和制造生產能夠實現。簡言之,就是消費者能夠依照自身習慣、喜好、風格、條件應用情景自行設計和生產。通過3D打印技術能更好的實現產品個性設計、和定制。
2影響產品細節設計
1)造型。伴隨3D打印技術的發展及實踐應用,使產品設計師的創新力和想象力不會再受到產品生產方式束縛。即便外形復雜的產品一樣可應用3D打印技術設計出來。如此可讓產品設計師能把精力更多的投入到產品功能、外型創意設計中[2]??梢哉f,3D打印技術應用能實現產品造型的多元化設計,由此也能提升產品的美學屬性,進而逐步改變消費者的產品審美觀。比如:某公司設計出的分形桌,其造型設計靈感就是來自樹木的生長狀態,倘若采用傳統設計技術是難以實現的,而應用3D打印技術則可設計出來,如圖1。2)結構。3D打印能夠制作出結構相對復雜的產品,且能實現結構的一體化設計。因現階段生產工藝和技術的局限,通常絕大多數的產品是由多個部件組裝構成其主體結構。而此種組裝結構方式在一定程度上增大了產品質量問題發生的可能性,也使其復雜度提升,并且在實際生產、制造中會造成原料、能源的浪費。在3D打印中有一個“加式”技術,能實現產品結構一體化,使結構設計更為簡單,甚至有些特殊性鉸接結構能夠通過輔助材料一次成型,不需要進行組裝,大幅提升了生產效率,也使產品結構強度增大。
3影響產品設計流程
1)優良的交流媒介。現階段,在產品設計中,其流程平行化日益得到重視,基于產品設計流程改進,同時考慮到產品生命周期不同階段的影響因素,更為注重后續工作中可能面臨的問題在早期就被能發現并得到有效解決,如此避免反復性設計,最大限度減少產品設計用時。此外,基于產品并行設計,產品設計生產各個環節、相關要素在條件允許下可一同工作,能確保不同設計團隊之間進行更為及時的交流、探討,這也是提升設計效率的重要路徑[3]。暢通、高效、便捷的設計交流能最大限度保證產品設計開發的成功。在進行產品概念的設定和設計中,設計團隊通常僅僅可借助2D圖紙對設計方案進行交流和探討。雖然手工概念草模能在較好彌補2D平面媒介形象性、空間性的不足,但是在精度、質感、準度等方面和產品概念設計預期會有較大差距。而這些都會在無形中影響到設計團隊間的交流。應用3D打印技術則可提供精準概念模型,能讓設計交流時間大幅提前。產品設計人員均可更為直觀、形象地觀察并觸摸此種概念模型,對其結構、形態、性能等方面的優劣、差異進行更好的對比,進而確定有價值的概念。簡言之,3D打印技術制作出來的概念模型可更為清晰地表現出產品概念,并更直觀地發現存在的不足或者問題,及時進行修改、調整,直到產品概念得以完善。2)產品原型制作迅速。在市場經濟的今天的,產品開發周期縮短則表明產品能較快的投入到市場,進而占得先機。據調查報道,17%產品原型設計和制作耗費較多時間,這在增加了產品開發和上市時間。在原型測試工作中,設計團隊通過產品原型開展性能、質量等測試及評價,能更快的發現設計不足,進而更好的規避開發風險。通過3D打印可大幅減少產品設計原型制作時間,通常在數個小時內就可完成。此外,應用3D打印制作出來的產品原型可小量生產,這有助于規避因原型制作外包而產生的商業專利被泄露的風險。
4影響產品設計行業
伴隨3D打印的應用開來,產品生產格局逐步從過去的集中化、批量化、專業化生產轉變到分散化、小量化、廣泛化生產??梢哉f,每一個消費者都可成為設計師、生產商,特別是對于具有較強創新意識,有一定設計、研發能力的更具優勢。市場消費者對產品生產給予的影響逐步增加,進而轉變成“生產消費者”。在后工業時代,每一個人都可能是產品設計師,換言之,產品設計已然是非集約化、專業化的,傳統層面上的產品設計師不再僅僅依靠自身能力獨自開展設計,而逐步轉變成設計組織者、指導者,創建良好的產品設計平臺。在3D打印技術工藝逐步完善的今天,設計師對傳統產品加工行業的依賴性會日益減小。在未來幾年,3D打印能讓設計師獨自制造出設計作品,再通過商業平臺進行銷售。同時,也可依照訂單設計生產,真正做到零庫存,有效規避產品市場風險。總而言之,3D打印技術的創新和發展給社會生產生活帶來諸多變化,在產品經濟深入發展形勢下,該技術對產品設計的理念、造型、流程及整個行業帶來很大影響,將逐步實現個性化產品設計,滿足產品消費者多樣化需求。
參考文獻:
[1]曾琦.3D打印技術對鞋包設計的影響及展望[J].皮革科學與工程,2016,02:61-66.
[2]張雨彤.3D打印技術在產品造型設計中的應用[J].現代裝飾(理論),2015,03:10-11.
3d打印技術范文6
這是發生在中國首家3D打印體驗館的一幕。房間里的燈罩、鞋、玩具、人像等人們所能看到的一切擺件,都非工業流水線或手工制作而成,而全部出自一部機器――3D打印機。
或許這個奇怪的機器你見所未見,也從未了解過3D打印技術的概念,但你可能會記得一些電影中的場景:
在《星際迷航》中,主人公對一臺機器發出“水”的口令,一杯水就出現了;《云圖》中,豐富的食物被機器“打印”出來;《第五元素》中,由一臺機器“打印”出女主角的骨骼、肌肉、皮膚。
這,就是3D打印。
3D打印是上世紀的技術
在3D打印體驗館的展柜中,擺著大小不一的人像,發絲清晰可辨、膚色有明暗差別、衣服頗有質感,這可不是哪個手藝精湛的師傅捏出的泥人兒,而是3D打印機“造出”的。
3D打印體驗館的負責人邵漠宇介紹說,用3D打印機打印人像先得拍照,顧客要站在白色布景前,攝影師通過三維掃描儀將真人進行360度掃描,得到全身數據后建立3D打印文件,打印機將按照數據,分毫不差地將人像“還原”。由于耗時長、材料貴,因此,3D打印人像價格不菲。盡管如此,每個月仍有三四十位顧客來體驗這種新的打印技術。
前來尋找商機的孟德超聽完邵漠宇的講解后,笑說:“要是早有這技術,也不用受拍結婚照的罪了,直接把我們夫妻倆打印出來,豈不更好?”
其實3D打印技術并非新興產物,它被稱為“上上個世紀的思想,上個世紀的技術,這個世紀的市場”。早在1986年,美國科學家胡爾就發明出世界上第一臺3D打印機。
3D打印技術源自100多年前美國研究的照相雕塑和地貌成型技術,上世紀80年代已有雛形,其學名為“快速成型”。而作為實現這一技術的載體,3D打印機的原理其實很簡單。打印機內裝有液體或粉末等“打印材料”,只要輸入數據,它就能把“打印材料”一層層疊加起來,打印出的產品可以即時使用。最初,它被廣泛應用在工業設計領域。
邵漠宇說:“盡管3D打印技術早已產生,但在國內認知度的提升卻是近一年的事?!比缃瘢恐苋闪怂麨轭櫩椭v解的固定日子,總有大批顧客提前預約探訪。
3D打印技術在全球的推廣正以驚人速度在增長。在《環球科學》雜志2013年一月刊中評選出2012年最值得銘記、對人類社會產生影響最為深遠的十大新聞,“3D打印”位列第九,理由是“3D打印將在制造業和科研領域引發一場革命”。
可以打印個寵物給我嗎
我們對3D打印技術的了解,可能遠不如對3D電影了解得多,但事實上,它可能會離你越來越近。
最近,有人在微博上向設計師宋波紋提問:“我最近失去了我的寵物,心里無法承受,3D打印機可以打印個寵物給我嗎?”
宋波紋回答:“理論上是可以的,如果你提供的愛寵照片合適,打印出來的效果非常逼真。”
在宋波紋眼中,3D打印機無所不能。2011年,當周圍的同學、老師還不知3D打印為何物時,她就在網絡上看到3D打印一詞,當時準備做畢業設計的她正苦于機械化生產無法與自己想創作的東西契合。
“不管多復雜多么無法描述的形態,它都可以做?!痹谒尾y看來,用那樣一臺昂貴的機器做什么很重要:“現在大家熟悉的是個人定制,或是比較低端的3D打印,停留在制作商品或小玩意上。”但宋波紋卻用它來實現自己的設計理念,她覺得,用3D打印技術做出的作品百看不厭。
隨著3D打印技術的普及,可能不久后你將購置一臺家用3D打印機,把古怪想法通過這臺機器實現。據邵漠宇介紹,事實上,已經有很多人在這樣做了。聽到此,孟德超小聲嘀咕著:“誰會花那么多錢買一臺機器,用昂貴的材料在家做玩具玩兒呢?”
“這是一場新的體驗、新的革命。用它可以做出顛覆性的創作?!彼尾y說。同時她強調:“3D打印技術有它的優勢,但也不能忽略它的缺陷,成本高、時間長、材料有限。它對技術要求非常高?!?/p>
盡管仍有缺陷,但3D打印技術將為我們的生活帶來變革,卻是毋庸置疑的。
如今,在汽車工業中,設計師在設計新的零部件時,已經習慣使用3D打印技術來制作快速模型;醫療設備公司也在嘗試用這項技術制造完整的假肢,新的假肢將比傳統方式制造的更便宜,甚至可以機洗。在文物保護領域,3D打印技術也發揮重要作用,哈佛大學閃族博物館的研究人員就用它成功修復了一個曾被打碎的文物瓷獅子;在電影中3D打印技術也十分常見,《007:大破天幕殺機》的爆炸場面中出現過的1960年代的阿斯頓?馬丁DB5車型,就是3D打印機打印出的模型。
盡管3D打印技術的應用已經如此廣泛,但是否如英國《經濟學人》雜志所稱, 3D打印“將與其他數字化生產模式一起推動和實現第三次工業革命”,仍不得而知。
是我們用3D,
還是3D改變你和我
3D打印機將能在一天內造出房子,未來可替代建筑師;3D打印或將改變就醫格局;首款3D打印汽車問世……類似新聞常見諸網絡,不禁有人猜想,3D打印技術將為我們帶來怎樣的未來?
“3D打印機的前景如何?”每接待一批顧客,邵漠宇都會被多次問及這個問題,他只搖搖頭,笑說:“未來我也不知道?!边@時有人插話:“前兩天有新聞報道說4D打印都出現了,誰能說得準?”
在3D體驗館參觀的顧客聚在一起討論著如何將3D打印技術應用到商業中,有人想用它做創意產品,有人要做婚慶產品。大家的點子集中在個人定制上,他們關心的是機器是否昂貴、壽命長短、更新換代速度。
對3D打印技術同樣感興趣的牛嘉岳卻有自己的看法:“多數人都直接咨詢3D打印機的商用價值。而我認為,3D打印技術是一種解決制造、制成環節的終端方案。它的終極目標是‘不用再關心誰來加工、誰來制造’的問題。只要機器足夠好、足夠接近實際需求,它可以將你的一切想法付諸實踐。”
在牛嘉岳看來,所有的問題將在于你是否有想法、創意。僅僅將3D打印技術應用于禮品定制、真人塑像等,只是該技術應用領域的冰山一角?!叭绻覀儾蛔鲈硇匝芯?、不自主研制機器、不自主開發軟件和應用程序,我們必將在這次生產力革命中落后,仍然成為世界工廠價值鏈中最低層級的那一環節。”
無論人們打算利用這項技術做什么,不可否認的是,它的發展極為迅速。
宋波紋肯定地說:“3D打印技術有很多可能性,過不了幾年,它會滲透到人們生活的各個層面。”
也有不少人擔心,有了3D打印技術,機械化生產和手工制作將會被取代。而宋波紋認為,這種情況不會發生?!八鼈儩M足的是不同的需求,3D打印更適合小批量、定制化。”