術(shù)語“3d打印”和“添加層制造”指的是用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)自動生成一個完整對象的過程。 這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在許多行業(yè)中使用,比如:交通、醫(yī)療、軍事和教育。用途包括建立概念模型,功能原型,工廠工具(如模具),甚至制造成品(如飛機(jī)內(nèi)部組件)。航空航天和醫(yī)療行業(yè)專門開發(fā)了先進(jìn)的3d打印技術(shù)應(yīng)用。3d打印有時也被稱為“快速成型”,但這個詞并不包括目前所有使用的技術(shù)。3d打印中使用的材料包括樹脂、塑料,在某些情況下:金屬。
最早的方法:立體光刻 - 在20世紀(jì)80年代末左右已經(jīng)出現(xiàn),但使用非常有限,原因有兩個:一、使用的化學(xué)物質(zhì)有毒;二、成型的模型容易破碎。自打那時開始,其他技術(shù)陸續(xù)出現(xiàn),包括熔化沉積成型(fdm)技術(shù)。fdm在20世紀(jì)90年代初推出,鋪設(shè)產(chǎn)品級熱塑性超薄層,生產(chǎn)出相對耐用的模型。
隨著3d打印技術(shù)的進(jìn)步,系統(tǒng)可靠性和模型質(zhì)量也不斷提高,因此得到了普遍應(yīng)用。與此同時,價格也快速降低,以至于小企業(yè)也買得起某些系統(tǒng)。在2011的年度報告中,沃勒斯聯(lián)盟預(yù)測:到2015年,3d制造系統(tǒng)的全球年銷售量將達(dá)到15000臺,比 2010年的數(shù)量增加一倍以上。低價位專業(yè)系統(tǒng)將是這一增長的大部分。
在fdm技術(shù)中,用戶視窗(windows)網(wǎng)絡(luò)或工作站上的打印機(jī)軟件接受計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)數(shù)據(jù),用主流的3d文件格式,比如.stl、.wrl、.ply和.sfx文件。有些產(chǎn)品也接受ct和mri診斷數(shù)據(jù)、蛋白質(zhì)成型數(shù)據(jù)和數(shù)字化3d掃描。該軟件的工作就像紙張打印機(jī)的驅(qū)動程序,將數(shù)據(jù)發(fā)送到3d打印機(jī)的打印頭,告訴在哪里鋪設(shè)材料。
塑料建模材料的細(xì)絲和可溶的支撐材料被加熱到半液體狀態(tài),強(qiáng)力擠壓通過尖嘴,用極薄的層精確沉積。(fdm層的厚度范圍從0.127 毫米至0.330毫米,取決于系統(tǒng)。)
打印頭在xy坐標(biāo)協(xié)同移動,如同一臺兩坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床,成型基座沿z軸向下移動,這樣模型在其支撐材料上自下而上成型。