首先3D打印通過對立體(ti) 空間的認識來達到提高學習(xi) 興(xing) 趣的目的;他把學生書(shu) 本上一些比較抽象的知識轉化成立體(ti) 可見的實際物體(ti) 。鍛煉學生的創新思維能力結合平常書(shu) 本上所學的知識,3D打印促使整個(ge) 學習(xi) 環境的改變和創新。
其次3D打印(3DP)即快速成型技術的一種,又稱增材製造 ,它是一種以數字模型文件為(wei) 基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體(ti) 的技術。
最後3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具製造、工業(ye) 設計等領域被用於(yu) 製造模型,後逐漸用於(yu) 一些產(chan) 品的直接製造,已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業(ye) 設計、建築、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、牙科和醫療產(chan) 業(ye) 、教育、地理信息係統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。
一、曆史發展
3D打印技術出現在20世紀90年代中期,實際上是利用光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝置。它與(yu) 普通打印工作原理基本相同,打印機內(nei) 裝有液體(ti) 或粉末等“打印材料”,與(yu) 電腦連接後,通過電腦控製把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計算機上的藍圖變成實物。這打印技術稱為(wei) 3D立體(ti) 打印技術。
二、原理技術
日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設計的平麵物品,而所謂的3D打印機與(yu) 普通打印機工作原理基本相同,隻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(nei) 裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是實實在在的原材料,打印機與(yu) 電腦連接後,通過電腦控製可以把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計算機上的藍圖變成實物。通俗地說,3D打印機是可以“打印”出真實的3D物體(ti) 的一種設備,比如打印一個(ge) 機器人、打印玩具車,打印各種模型,甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為(wei) “打印機”是參照了普通打印機的技術原理,因為(wei) 分層加工的過程與(yu) 噴墨打印十分相似。這項打印技術稱為(wei) 3D立體(ti) 打印技術。
三、打印過程
1、三維設計
三維打印的設計過程是:先通過計算機建模軟件建模,再將建成的三維模型“分區”成逐層的截麵,即切片,從(cong) 而指導打印機逐層打印。
設計軟件和打印機之間協作的標準文件格式是STL文件格式。一個(ge) STL文件使用三角麵來近似模擬物體(ti) 的表麵。三角麵越小其生成的表麵分辨率越高。PLY是一種通過掃描產(chan) 生的三維文件的掃描器,其生成的VRML或者WRL文件經常被用作全彩打印的輸入文件。
2、切片處理
打印機通過讀取文件中的橫截麵信息,用液體(ti) 狀、粉狀或片狀的材料將這些截麵逐層地打印出來,再將各層截麵以各種方式粘合起來從(cong) 而製造出一個(ge) 實體(ti) 。這種技術的特點在於(yu) 其幾乎可以造出任何形狀的物品。
打印機打出的截麵的厚度(即Z方向)以及平麵方向即X-Y方向的分辨率是以 DPI(像素/英寸)或者微米來計算的。一般的厚度為(wei) 100微米,即0.1毫米。而平麵方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為(wei) 50到100個(ge) 微米。用傳(chuan) 統方法製造出一個(ge) 模型通常需要數小時到數天,根據模型的尺寸以及複雜程度而定。而用三維打印的技術則可以將時間縮短為(wei) 數個(ge) 小時,當然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和複雜程度而定的。
傳(chuan) 統的製造技術如注塑法可以以較低的成本大量製造聚合物產(chan) 品,而三維打印技術則可以以更快,更有彈性以及更低成本的辦法生產(chan) 數量相對較少的產(chan) 品。一個(ge) 桌麵尺寸的三維打印機就可以滿足設計者或概念開發小組製造模型的需要。
3、完成打印
三維打印機的分辨率對大多數應用來說已經足夠(在彎曲的表麵可能會(hui) 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如下方法:先用當前的三維打印機打出稍大一點的物體(ti) ,再稍微經過表麵打磨即可得到表麵光滑的“高分辨率”物品。
四、應用領域
國際空間、海軍(jun) 艦艇、航天科技、醫學領域、汽車行業(ye) 、電子行業(ye) 、私人定製、海底鋪路等。
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