文档介绍：3D打印课本
本项目组制定了课程实施的五个阶段:
旨在让学生能够想得到,并能够虚拟构造出来,更能够“打印”出实体!
第一课 3D打印的基本概况
3D打印技术出现在20世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。
日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品,而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说,3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备,比如打印一个机器人、打印玩具车,打印各种模型,甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理,因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。
3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的
方式,并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。
打印过程
折叠三维设计
三维打印的设计过程是:先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。
设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器,其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。
折叠切片处理
打印机通过读取文件中的横截面信息,用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来,再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。
打印机打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米来计算的。一般的厚度为100微米,,也有部分打印机如ObjetConnex 系列还有三维 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天,根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时,当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。
重要事件
折叠3D打印人造颅骨 2015年7月15日,称为“大头娃娃”的株洲3岁小女孩涵涵,在湖南省第二人民医院(湖南省脑科医院)成功接受了全球罕见的“全脑缩小整形“手术。历时17个多小时,她膨大的整个头盖骨被3D打印的颅骨所替代。
折叠首台“土豪金”概念汽车面世
2015年3月24日,中国首台3D打印概念汽车在海南
三亚3D打印汽车发布。据了解,这台概念汽车由三亚思
海三维技术有限公司开发研制,“土豪金”色车身部分是
运用复合材料3D打印而成,重约500公斤,其余为组装
配件,该车通过电力驱动。从设计到组装完成仅耗时一个
月,其中3D打印阶段仅耗时5天。
第二课 3D打印机的基本构造
3D打印时代已经来到什么是3D打印?举个简单的实例。假如你在虚拟游戏中看到一个喜欢的人物或者宠物,而你又没有办法得到他,如果你有他的三维模型,那么3D打印机可以帮助你实现梦想,给你打印一个与你提供的模型完全一样的人物或者宠物,这就是3D打印机。
3D打印机又叫三维立体打印机,也可以称之为快速成型机,它是用液体或粉状塑料制造物品,能制造从牙刷到凉鞋等许多家庭用品。目前
3D打印机在建筑设计、食品制作、微型模型、复杂结构、零配件、趣味模型等领域都已经有了一定的应用。
简单的3D打印原理
看了很多3D打印的视频和模型,你会被它神奇的克隆能力惊呆了,这太神奇了,完全是神奇的克隆机器嘛。这样的高科技到底是怎么工作的呢?
说起它的原理,它一点都不复杂,其运作原理和传统打印机工作原理基本相同,也是用喷头一点点“磨”出来的。只不过3D打印它的喷的不是墨水,而是液体或粉末等“打印材料”,利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。
下面我们就以Makerbot公司(这家公