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3D打印(3Dprinting)也称为“增材制造(AdditiveManufacturing)”,它是新兴的一种快速成型技术。与传统的减材制造工艺不同,3D打印是以数据设计文件为基础,将材料逐层沉积或黏合以构造成三维物体的技术。
3D打印的思想萌芽和实验探索由来已久,但现代意义上的3D打印技术于20世纪80年代中期诞生于美国。CharlesHull(3DSystems公司的创始人)和ScottCrump(Stratasys公司的创始人)是3D打印技术的先驱人物。1986年,CharlesHull发明了第一台3D打印机,之后成立了第一家3D打印公司3DSystems。1988年,3DSystems公司推出了世界上第一台基于SLA技术的商用3D打印机SLA-250,它的面世标志着3D打印商业化的起步。ScottCrump研发了另一3D打印主流技术FDM,于1989年申请了美国专利并创立了Stratasys公司,1992年推出第一台基于FDM技术的“3DModeler”打印机。经过二十余年的发展,3D打印机在工业领域已经有一定的应用基础。
图表 1:3D打印发展史
随着计算能力、设计软件、新材料及互联网进步的不断推动,3D打印技术近年来发展迅速,应用领域不断拓宽,显示出巨大的发展潜力。3D打印的主要构成要素包括3D打印机、原材料以及软件设计文件。它依托多学科的知识背景,包括精密机械、材料科学和信息技术等。
图表 2:3D打印原理
图表 3:3D打印:所想即所得
3D打印与传统制造业的最大区别在于产品成型的过程上。在传统的制造业,整个制造流程一般需要经过开模具、铸造或锻造、切割、部件组装等过程成型。3D打印则免去了复杂的过程,无需模具,一次成型。因此,3D打印可以克服一些传统制造上无法达成的设计,制作出更复杂的结构。随着技术的不断进步,3D打印在铸造精度上已经可以与传统方式相媲美,但是在大规模生产上,3D打印目前仍无法获得规模经济,在成本上和效率上不具优势。
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