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3D打印

3D打印技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域分析

2025China.cn   2015年12月17日

  3D打印技術(shù)經(jīng)過這些年的發(fā)展,技術(shù)上已基本上形成了一套體系,同樣,可應(yīng)用的行業(yè)也逐漸擴(kuò)大,從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到模具設(shè)計(jì)與制造,材料工程、醫(yī)學(xué)研究、文化藝術(shù)、建筑工程等等都逐漸的使用 3D打印機(jī)技術(shù),使得3D打印機(jī)技術(shù)有著廣闊的前景。不斷提高3D打印技術(shù)的應(yīng)用水平是推動這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。

  優(yōu)點(diǎn):一是最直接的好處就是節(jié)省材料,不用剔除邊角料,提高材料利用率,通過摒棄生產(chǎn)線而降低了成本;二是能做到很高的精度和復(fù)雜程度,除了可以表現(xiàn)出外形曲線上的設(shè)計(jì);三是不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機(jī)床或任何模具,就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件;四是它可以自動、快速、直接和精確地將計(jì)算機(jī)中的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為模型,甚至直接制造零件或模具,從而有效的縮短產(chǎn)品研發(fā)周期;五是3D打印能在數(shù)小時(shí)內(nèi)成形,它讓設(shè)計(jì)人員和開發(fā)人員實(shí)現(xiàn)了從平面圖到實(shí)體的飛躍;六是它能打印出組裝好的產(chǎn)品,因此它大大降低了組裝成本,它甚至可以挑戰(zhàn)大規(guī)模生產(chǎn)方式。

  缺點(diǎn):任何一個(gè)產(chǎn)品都應(yīng)該具有功能性,而如今由于受材料等因素限制,通過3D打印制造出來的產(chǎn)品在實(shí)用性上要打一個(gè)問號。①強(qiáng)度問題:房子、車子固然能“打印”出來,但是否能抵擋得住風(fēng)雨,是否能在路上順利跑起來?②精度問題:由于分層制造存在“臺階效應(yīng)”,每個(gè)層次雖然很薄,但在一定微觀尺度下,仍會形成具有一定厚度。的一級級“臺階”,如果需要制造的對象表面是圓弧形,那么就會造成精度上的偏差;③材料的局限性:目前供3D打印機(jī)使用的材料非常有限,無外乎石膏、無機(jī)粉料、光敏樹脂、塑料等。能夠應(yīng)用于3D打印的材料還非常單一,以塑料為主,并且打印機(jī)對單一材料也非常挑剔。

  目前,3D打印技術(shù)已在工業(yè)造型、機(jī)械制造、航空航天、軍事、建筑、影視、家電、輕工、醫(yī)學(xué)、考古、文化藝術(shù)、雕刻、首飾等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。并且隨著這一技術(shù)本身的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣埂?D打印技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面:

  產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域

  在新產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用3D打印技術(shù)為工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)人員建立了一種嶄新的產(chǎn)品開發(fā)模式。運(yùn)用3D打印技術(shù)能夠快速、直接、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)化為具有一定功能的實(shí)物模型(樣件),這不僅縮短了開發(fā)周期,而且降低了開發(fā)費(fèi)用,也使企業(yè)在激烈的市場競爭中占有先機(jī)。

  建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域

  建筑模型的傳統(tǒng)制作方式,漸漸無法滿足高端設(shè)計(jì)項(xiàng)目的要求。全數(shù)字還原不失真的立體展示和風(fēng)洞及相關(guān)測試的標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)如今眾多設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的大型設(shè)施或場館都利用3D打印技術(shù)先期構(gòu)建精確建筑模型來進(jìn)行效果展示與相關(guān)測試,3D打印技術(shù)所發(fā)揮的優(yōu)勢和無可比擬的逼真效果為設(shè)計(jì)師所認(rèn)同。 機(jī)械制造領(lǐng)域 由于3D打印技術(shù)自身的特點(diǎn),使得其在機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi),獲得廣泛的應(yīng)用,多用于制造單件、小批量金屬零件的制造。有些特殊復(fù)雜制件,由于只需單件生產(chǎn),或少于50件的小批量,一般均可用3D打印技術(shù)直接進(jìn)行成型,成本低,周期短。

  模具制造領(lǐng)域

  例如玩具制作等傳統(tǒng)的模具制造領(lǐng)域,往往模具生產(chǎn)時(shí)間長,成本高。將3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)相結(jié)合,可以大大縮短模具制造的開發(fā)周期,提高生產(chǎn)率,是解決模具設(shè)計(jì)與制造薄弱環(huán)節(jié)的有效途徑。3D打印技術(shù)在模具制造方面的應(yīng)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(shù)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(fù)制得到所需要的模具。

  醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

  在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用近幾年來,人們對3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究較多。以醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用3D打印技術(shù)制作人體器官模型,對外科手術(shù)有極大的應(yīng)用價(jià)值。

  文化藝術(shù)領(lǐng)域

  在文化藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,3D打印技術(shù)多用于藝術(shù)創(chuàng)作、文物復(fù)制、數(shù)字雕塑等。

  航天技術(shù)領(lǐng)域

  在航空航天領(lǐng)域中,空氣動力學(xué)地面模擬實(shí)驗(yàn)(即風(fēng)洞實(shí)驗(yàn))是設(shè)計(jì)性能先進(jìn)的天地往返系統(tǒng)(即航天飛機(jī))所必不可少的重要環(huán)節(jié)。該實(shí)驗(yàn)中所用的模型形狀復(fù)雜、精度要求高、又具有流線型特性,采用3D打印技術(shù),根據(jù)CAD模型,由3D打印設(shè)備自動完成實(shí)體模型,能夠很好的保證模型質(zhì)量。

  家電領(lǐng)域

  3D打印技術(shù)在國內(nèi)的家電行業(yè)上得到了很大程度的普及與應(yīng)用,使許多家電企業(yè)走在了國內(nèi)前列。如:廣東的美的、華寶、科龍;江蘇的春蘭、小天鵝;青島的海爾等,都先后采用3D打印技術(shù)來開發(fā)新產(chǎn)品,收到了很好的效果。

  3D打印技術(shù)的應(yīng)用很廣泛,可以相信,隨著3D打印技術(shù)的不斷成熟和完善,它將會在越來越多的領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。

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