3d打印又稱為三圍打印,快速成形技術的一種,是運用粉末狀的金屬或者是塑料等可黏合的材料,通過一層又一層的多層打印方式構造零對象,模具的制造工業設計用于建造模型,現在正在發展成為一種產品的制造,形成直接數字化的制造。理論上,只要電腦可以設計出的造型,3d打印機都可以打印出來。
3d打印由來及發展
“3d”打印并不是一個新概念。1995年mit創造了“3d打印”這個名詞,隨后3d打印便開始在實驗室萌芽。逐漸地,3d技術開始運用在醫療模型、建筑模型等行業,被應用在更廣泛的領域。
真正的3d打印發源于軍方的“快速成型”技術,是一種由cad(計算機輔助設計)通過成型設備以材料累加的方式制成實物模型的技術。
“快速成型首先是將實際物體的3d數據沿某一坐標軸進行分層處理,也就是將3d物體進行虛擬化切片,得到無數個二維界面,由此形成每層截面的二維截面數據。”郭嶠介紹,“之后,再按照特定成形方法和技術每次只加工一個截面,這一過程反復進行,直到所有的截面加工完生成實體原型。”
3d打印潛力巨大可降低商品成本
從短期也就是近幾年來看,3d打印的桌面式設備已經成熟,在立體模型、兒童玩具、建筑設計行業已經實際應用。此類低精度產品的打印設備價格低廉,甚至普通創業者也可以購買,原材料價格較幾年前也大幅下降,因此市場需求正在高速增長,生產此類低端打印設備的企業有望直接受益。
從中期看,高精度配件通過3d打印設備制造將是非常有潛力的市場。例如運載火箭上某些零部件,需求量少,精度要求高,用傳統的模具制造方法生產成本高,而通過3d打印技術則可大大節約成本。另外,如果高精度3d打印設備價格像低端設備那樣出現大幅下降,那么應用于工業設備的量化生產將更具吸引力,其無需模具制造、人工管理,沒有半成品過程,將大大降低商品成本。
從更遠的角度看,3d打印設備在醫療、文化藝術品等多個行業都會迎來更廣泛的應用,其未來確實有可能引發一次“工業革命”,影響力在某種程度上甚至可以超過“物聯網”概念。
3d打印助力儀器行業前期研發
3d打印技術應用已經滲入到生物醫療、航空、汽車、工業設計等多個行業,那究竟3d打印技術會給儀器制造帶來哪些好處?它是否會“顛覆”目前的儀器制造模式?目前,國內儀器廠商是否已經使用了該項技術?
多年從事儀器研發工作的中科院大連化物所關亞風研究員告訴筆者,其課題組2011年就從美國購買了一臺3d打印機,主要用于零配件及儀器外殼的制作。談及3d打印機所帶來的好處,關亞風表示,“有了3d打印機,我現在可以很快地把想法變成現實,一個零配件模塊最多只需24小時就能夠完成制作,研發周期大大加快。另外,做儀器研發,有些零配件因為量小很難找到加工工廠,利用3d打印機就可以解決此方面的問題。”
不過,關亞風也表示,“目前,3d打印機用于批量生產還不太現實,成本太高,打印機本身價格就較高,中端大概10萬美元,高端20萬美元,而原材料也全部需要進口,以一個儀器普通零配件為例,如果傳統模加工成本是100元,而3d打印機的成本則是3000元。3d打印機在儀器行業主要還是應用于儀器研發及制作樣機階段。”
了解到目前各廠商都未使用到3d打印技術。上海光譜儀器有限公司總經理陳建鋼表示,“對于3d打印技術有關注,在上海光譜獲批的重大儀器專項研制項目中,公司計劃購買一臺3d打印機,不過也還處于前期了解和調研階段。”對于該技術的普及,他認為,3d打印技術也只能用于前期研發,并且目前儀器廠家對于3d打印機和原材料價格還不能接受。
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