3d打印技術現狀分析

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1、3D打印技術現狀分析3D打印技術的發(fā)展，實際上是成型工藝、原材料和設計程序這三大要素螺旋式創(chuàng)新的過程。從三要素的發(fā)展歷史看，以上三者互為支撐，彼此勾連，其中一個要素的突破往往能為另外兩大要素提供技術支持，從而為3D打印產業(yè)鏈的應用打開更廣闊的空間，改善其在各個細分市場上的性價比。從3D打印發(fā)展階段看，目前我們正處于控制物體形狀的初級水平，未來將向著控制物質構成的方向發(fā)展。也就是說，不僅僅塑造外部幾何形狀，而且要實現多元材料、多元結構的同時打印，從而創(chuàng)造特定形狀、特定功能的全新材料。???從更加長遠的愿景看，未來的3D打印，將超越對物

2、體形狀、結構的控制，將會把程序編寫進材料，使其具備我們所需要的功能。我們不再打印被動的零部件和材料，而是打印能夠感知、反應、計算和行動的智能系統(tǒng)。???圖1：3D打印技術的三要素及其發(fā)展趨勢???表1：3D打印三要素的發(fā)展歷史和未來的發(fā)展方向???成型工藝方面，提高打印精度、速度，多材料同時打印、降低成本是成型工藝當前的發(fā)展趨勢。如表4所示，目前主要有選擇性沉積、選擇性黏合以及分層超聲波焊接三大主流技術路線。從成型工藝的發(fā)展歷史看，在20世紀80、90年代，三大技術路線都已經出現，并逐漸成熟；21世紀初以來，革命性的工藝已鮮有問世，

3、技術進展主要體現在已有的三大技術路線的精益求精上。???當前主要的發(fā)展趨勢有三個：一是提高打印精度和速度，但二者性能的提升似乎又是個悖論，打印精細程度的上升往往意味著加工速度的減慢，如何將二者兼顧有賴于技術進步；二是研發(fā)能支持更多打印原材料的設備，比如最近十年發(fā)展最快的金屬材料，而未來，多元材料同時打印將是3D打印成型工藝發(fā)展的核心。三是為了3D打印更為廣泛的應用，降低打印設備的成本，尤其是降低其中諸如激光發(fā)射器等核心部件的成本是未來重要的發(fā)展方向。事實上，開源3D打印機系統(tǒng)已使得簡易的個人3D打印機的成本大幅下降，自行設計3D打印

4、機已成為可能。???表2：目前3D打印的主流技術路線???圖2：Reprap原型機從軟件到硬件的各種資料都是免費和開源的???設計程序其實是經常被人忽視的領域，但事實上，它的設計精度以及目前軟件對成型工藝的支持程度遠未達到理想狀態(tài)。它大致可以分為3D建模設計和3D打印機固件程序兩部分。在3D建模軟件方面，目前已從簡單的實體建模提升到曲面建模（廣泛用于動畫CG制作）以及光學掃描（如三維掃描、點云等）的階段，但缺陷在于無法實現對模型內部結構的詳細刻畫，同時，分辨率的提升也面臨計算機處理能力的瓶頸。固件程序語言方面，目前最廣泛應用的是3D

5、打印機發(fā)明人查克.赫爾在1987年發(fā)明的STL語言，但這種語言是和當時的成型工藝相配合的一種因陋就簡的語言，對于當前更高的精度、多元材料的成分控制均已力不從心。???基于此，未來的設計程序的發(fā)展趨勢有三個，一是在3D建模方面實現對物體內部結構的刻畫，二是實現對多元材料同時打印的控制，三是革新STL語言，使3D打印機固件能夠讀取更為復雜、海量的3D模型數據，事實上，2010年已出現了一種更完善的AMF語言格式，正在逐漸取代STL的傳統(tǒng)領地。