文档介绍：工程训练I大作业
--3D打印机的技术原理
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2018年03月18日
3D打印机的技术原理
 3D打印(3D printing),是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术,被称为“具有工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是:应用计算机软件,设计出立体的加工样式,然后通过特定的成型设备(俗称“3D打印机”),用液态、粉末、丝状的固体材料逐层“打印”出产品。   
3D打印是“增材制造”(Additive Manufacturing)的主要实现形式。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。传统数控制造一般是在原材料基础上,使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法,去除多余部分,得到零部件,再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。而“增材制造”与之截然不同,无需原胚和模具,就能直接根据计算机图形数据,通过叠加材料的方法生成任何形状的物体,简化产品的制造程序,缩短产品的研制周期,提高效率并降低成本。 
国际上喜欢用“Additive Manufacturing”(简称AM)来表示3D打印技术,国内专业术语是增量制造、增材制造或添加制造。2009年美国ASTM成立了F42委员会,将AM定义为:“Process of joining materials to make objects from 3d model data,usually layer upon layer, as opposed to subtractive manufacturing methodologies.” 即:一种与传统的材料去处加工方法截然相反的,通过增加材料、基于三维CAD模型数据,通常采用逐层制造方式,直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法。
 
目前主流的3D打印技术有:  
SLS激光粉末烧结成型(Se1ected Laser Sintering); 
3DP三维打印(3Dimension Printer);  
3、SLA激光光固化(Stereo lithography); 
4、FDM熔融沉积造型(Fused Deposition Modeling)  
3D打印机的用途,能够实现哪些功能  
3D打印能够发挥的作用,按照产品设计研发的流程来说:  
 3D打印不仅仅可以快速制作设计原型,从最初的概念设计到最终产品制造,3D打印在产品设计制造的各个环节都具备变革性优势。  
许多企业在产品设计早期,就会使用3D打印设备快速制作足够多的模型用于评估,不仅节省了时间,而且减少了设计缺陷。随着产品设计研发的进展,他们会采用3D打印反复制作手板模型用于设计沟通、设计验证、装配测试和宣传展示,以实现产品功能改善、生产成本降低、品质更好、市场接受度提升的目标。在产品小批量试制阶段,3D打印为快速打样提供了最佳方案,3D打印出来的样品可以用于宣传展示、市场调查、试销售等。而在产品量产环节,也已经有越来越多的企业在采用3D打印方式来加快交付周期、降低个性化定制价格、改善产品交付质量,以及提高生产效率。 
3D打印能够发挥的作用,按照不同应用行业来说: 
 
近年来,3D打印技术发展迅速,通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段结合,该技术已成为现代模型、模具和零件制造的有效手段,在航空航天、汽车摩托车、家电、生物医学、文化创意等领域得到了一定应用,在工程和教学研究等应用领域也占有独特地位。具体应用领域包括:
工业制造:产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证;制作模具原型或直接打印模具,直接打印产品。3D打印的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世。3D打印的家用器具模型,也被用于企业的宣传、营销活动中; 
文化创意和数码娱乐:形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影《阿凡达》运用3D打印塑造了部分角色和道具,3D打印的小提琴接近了手工艺的水平; 
3、航空航天、国防军工:复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、机构的直接制造; 
4、生物医疗:人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等; 
5、消费品:珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY作品的设计和制造; 
6、建筑工程:建筑模型风动实验和效果展示,建筑工程和施工(AEC)模拟; 
7、教育:模型验证科学假设,用于不同学科实验、教学。在北美的一些中学、普通高校和军事院校,3D打印机已经被用于教学和科研;  
8、个性化定制:基于网络的数据下载、电子商务的个性化打印定制服务。   
什么样的三维数据才能够用于3D打印     
3D打印的标准数据格式STL  
    
STL(Stereo Lithography Interface Specificatio