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      重慶大學工程培訓中心
        工種介紹
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      3D打印
      2017-11-04 16:38  

      3D打印簡介

      3D打觲elcome彩票投注平台。?DP)即快速成型技術的一種,它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料welcome彩票投注平台,通過逐層打印的方式來構造物體的技術welcome彩票投注平台。

      一、 3D打?。焖俪尚停┑幕具^程

      1.首先設計出所需要的零件三維CAD模型;

      2.根據工藝要求,將模型分層切片,把原來的三維CAD模型變成一系列的層片;

      3.再根據每個層片的輪廓信息,計算運動軌跡;

      4.最后由成型系統將一系列層片堆積起來,得到一個三維實體welcome彩票投注平台。

      二、 3D打?。焖俪尚停┑奶攸c

      1. 3D打印技術的優點

      (1)節省材料。不用剔除邊角料welcome彩票投注平台,提高了材料的利用率,通過摒棄生產線而降低了成本;

      (2)能做到較高的精度和很高的復雜程度,可以制造出采用傳統方法制造不出來的、非常復雜的制件;

      (3)不需要傳統的刀具、夾具、機床或任何模具welcome彩票投注平台,就能直接把計算機的任何形狀的三維CAD圖形生成實物產品;

      (4)它可以自動、快速、直接和比較精確地將計算機中的三維設計轉化為實物模型,甚至直接制造零件或模具,從而有效地縮短了產品研發周期;

      (5)3D打印無需集中的、固定的制造車間,具有分布式生產的特點;

      (6)3D打印能在數小時內成形welcome彩票投注平台,它讓設計人員和開發人員實現了從平面圖到實體的飛躍welcome彩票投注平台;

      (7)它能打印出組裝好的產品welcome彩票投注平台,因此,它大大降低了組裝成本,甚至可以挑戰大規模生產方式welcome彩票投注平台。

      2. 3D打印技術的缺點

      (1)存在成本高、工時長的軟肋

      3D打印仍是比較昂貴的技術。由于用于增材制造的材料研發難度大、而使用量不大等原因,導致3D打印制造成本較高,而制造效率不高。

      目前,3D打印技術在我國主要應用于新產品研發,且制造成本高,制造效率低,制造精度尚不能令人滿意。3D打印目前并不能取代傳統制造業welcome彩票投注平台。在未來制造業發展中,“減材制造法仍是主流”。

      (2)在規膚elcome彩票投注平台;a方面尚不具備優勢

      3D打印技術既然具有分布式生產的優點,那么相反welcome彩票投注平台,在規?;a方面就不具備優勢。目前,3D打印技術尚不具備取代傳統制造業的條件,在大批量、規?;圃斓确矫?,高效、低成本的傳統減材制造法更勝一籌。

      現在看來,想用3D打印作為生產方式來取代大規模生產不太可能。且不說3D打印技術目前尚且不具備直接生產像汽車這樣復雜的混合材料產品,即使該技術在未來取得長足進步,完全打印一輛車只怕要耗時好幾個月,在成本上遠遠高于大規模生產汽車時均攤到每輛汽車上的成本。

      所以,對于生產有大量剛性需求的產品來說,具有規模經濟優勢的大規模生產仍比重點放在“個性化、定制化”的3D打印生產方式更加經濟。

      (3)打印材料受到限制

      3D打印技術的局限和瓶頸主要體現在材料上welcome彩票投注平台。目前,打印材料主要是塑料、樹脂welcome彩票投注平台、石膏、陶瓷、砂和金屬等,能用于3D打印的材料非常有限。

      盡管已經開發了許多應用于3D打印的同質和異質材料,但是開發新材料的需求仍然存在,一些新的材料正在研發中。這種需求包含兩個層面,一是不僅需要對已經得到應用的材料—工藝—結構—特性關系進行深入研究,以明確其優點和限制;二是需要開發新的測試工藝和方法,以擴展可用材料的范圍。

      (4)精度和質量問題

      由于3D打印技術固有的成型原理及發展還不完善,其打印成型零件的精度(包括尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度)、物理性能(如強度、剛度、耐疲勞性等)及化學性能等大多不能滿足工程實際的使用要求,不能作為功能性零件,只能做原型件使用welcome彩票投注平台,從而其應用將大打折扣。

      而且,由于3D打印采用分層制造,層層疊加的增材制造工藝,層與層之間的結合再緊密,也無法和傳統模具整體澆鑄而成的零件相媲美,而零件材料的微觀組織和結構決定了零件的使用性能。

      三、 快速成型工藝類型

      快速成型工藝一般包括以下類型:

      常用的welcome彩票投注平台,且在學生中較流行的為FDM工藝welcome彩票投注平台,即熔融擠出成型工藝welcome彩票投注平台。熔融擠出成型原理:材料在噴頭內被加熱熔化,噴頭沿零件截面輪廓進行填充運動,同時將熔化的材料擠出,材料迅速固化,并與周圍的材料粘結,每填充一層,工作臺下移一層。隨著模型高度的增加,層片輪廓的形狀會發生變化welcome彩票投注平台,當發生較大的變化時,填充的材料就會懸空,這就需要一些輔助支撐(軟件自動生成),以確保成形過程的順利實現。

      材料:一般是熱塑性材料,如:蠟、ABS、PLA、尼龍等。

      熔融擠出工藝原理圖

      四、 3D打印的應用領域

      目前,3D打印技術已在工業造型、機械制造、航空航天welcome彩票投注平台、軍事welcome彩票投注平台、建筑welcome彩票投注平台、影視、家電、輕工、醫學、考古、文化藝術、雕刻、首飾等領域都得到了廣泛應用welcome彩票投注平台。并且隨著這一技術本身的發展,其應用領域將不斷拓展welcome彩票投注平台。3D打印技術的實際應用主要集中在以下幾個方面:

      1)產品設計領域

      在新產品造型設計過程中的應用3D打印技術為工業產品的設計開發人員建立了一種嶄新的產品開發模式。運用3D打印技術能夠快速、直接、精確地將設計思想轉化為具有一定功能的實物模型(樣件),這不僅縮短了開發周期,而且降低了開發費用welcome彩票投注平台,也使企業在激烈的市場競爭中占有先機。

      2)建筑設計領域

      建筑模型的傳統制作方式,漸漸無法滿足高端設計項目的要求welcome彩票投注平台。全數字還原不失真的立體展示和風洞及相關測試的標準,現如今眾多設計機構的大型設施或場館都利用3D打印技術先期構建精確建筑模型來進行效果展示與相關測試,3D打印技術所發揮的優勢和無可比擬的逼真效果為設計師所認同welcome彩票投注平台。機械制造領域由于3D打印技術自身的特點,使得其在機械制造領域內,獲得廣泛的應用,多用于制造單件welcome彩票投注平台、小批量金屬零件的制造。有些特殊復雜制件,由于只需單件生產welcome彩票投注平台,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welcome彩票投注平台,成本低,周期短welcome彩票投注平台welcome彩票投注平台。

      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。將3D打印技術與傳統的模具制造技術相結合,可以大大縮短模具制造的開發周期,提高生產率,是解決模具設計與制造薄弱環節的有效途徑welcome彩票投注平台。3D打印技術在模具制造方面的應用可分為直接制模和間接制模兩種,直接制模是指采用3D打印技術直接堆積制造出模具,間接制模是先制出快速成型零件,再由零件復制得到所需要的模具。

      4)醫學領域

      在醫學領域的應用近幾年來,人們對3D打印技術在醫學領域的應用研究較多。以醫學影像數據為基礎,利用3D打印技術制作人體器官模型,對外科手術有極大的應用價值welcome彩票投注平台。

      5)文化藝術領域

      在文化藝術領域的應用,3D打印技術多用于藝術創作、文物復制、數字雕塑等。

      6)航天技術領域

      在航空航天領域中,空氣動力學地面模擬實驗(即風洞實驗)是設計性能先進的天地往返系統(即航天飛機)所必不可少的重要環節welcome彩票投注平台。該實驗中所用的模型形狀復雜welcome彩票投注平台、精度要求高、又具有流線型特性,采用3D打印技術,根據CAD模型,由3D打印設備自動完成實體模型welcome彩票投注平台,能夠很好的保證模型質量welcome彩票投注平台。

      7) 家電領域

      3D打印技術在國內的家電行業上得到了很大程度的普及與應用welcome彩票投注平台,使許多家電企業走在了國內前列welcome彩票投注平台。如:廣東的美的、華寶、科龍welcome彩票投注平台;江蘇的春蘭、小天鵝;青島的海爾等,都先后采用3D打印技術來開發新產品,收到了很好的效果welcome彩票投注平台。

      3D打印技術的應用很廣泛welcome彩票投注平台,可以相信welcome彩票投注平台,隨著3D打印技術的不斷成熟和完善,它將會在越來越多的領域得到推廣和應用。

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