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LOGO3D打印技术Contents概念和原理1技术方法2厂商和产品3国内现状4挑战与瓶颈52012.3.192012.4.212012.8.162012-今•美国总统奥巴马在卡内基梅隆大学宣布创立美国“制造创新国家网络”计划。由政府主导、联邦政府和工业部门共同斥资10亿美元逐步建立15个“制造创新中心”，组成创新网络•英国《经济学人》刊文【第三次工业革命】，认为3D打印技术将与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现。•美国“国家增材制造创新中心”作为其首个“样板示范”创新中心剪彩成立。号称要成为增材制造技术全球卓越中心并提升美国制造全球竞争力。•3D打印作为媒体和资本的新宠，从飞机、汽车、枪支、巧克力、比基尼到星球再造式的沙漠打印，被广泛憧憬•“3D打印机将来不是要取代某一个制造业，而是要取代几乎所有的制造业。”引子3D打印与第三次工业革命3D打印技术是目前全球最尖端的几项技术之一，该技术甚至被人看做引领第三次工业革命的新技术。作为世界首个公布3D打印机开源数据信息的科学家，英国工程学家阿德里安·鲍耶表示，“未来你想要什么，只需下载图纸，按一下‘打印’键，就可以去喝咖啡听音乐了，剩下的所有事，请统统交给打印机。”三维打印（3Dprinting），即快速成形技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。概念和原理2013年5月美国马里兰大学的几位学生采用3D打印出的机器飞鹰，能俯冲、盘旋2013年5月,普林斯顿大学采用3D打印的彷生耳，可以听到无线电波2013年5月，3D打印枪支可能违规，美参议员呼吁立法3D打印的金属部件2013年5月10日，3D打印技术展在北京举办歼-15应用3D打印制造钛合金主承力部分包括整个前起落架3D技术在珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工（AEC），汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，枪支以及其他领域都有所应用概念和原理3D打印技术，依托于信息技术、精密机械以及材料科学等多学科，学术名称为快速成型技术（RP：RapidPrototypingManufacturing），也叫增材制造技术（AM：AdditiveManufacturing）。基本原理是【分层制造、逐层叠加】。把一个通过设计或者扫描等方式做好的3D模型按照某一坐标轴切成无限多个剖面，然后一层一层的打印出来并按原来的位置堆积到一起，形成一个实体的立体模型，类似于高等数学中的积分。概念和原理三维打印三维设计打印过程先通过CAD或计算机动画建模软件建模再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面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截面逐层打印，再粘合标准文件是STL文件格式中端数据获取(3D扫描和建模)前端后端数据加工处理(计算机辅助设计)产品打印(3D打印)概念和原理整个制造过程包括3个环节概念和原理加法制造切削和铸塑减法制造不像切削那样浪费材料，也不像铸塑那样要求先制作模具。一次成型，快速个性化定制是它的重要特点，这在小批量，多品种（个性化）的生产中占有非常大的优势传统制造3D打印概念和原理分辨率打印机截面的厚度（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，即0.1毫米，打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。ObjetConnex系列还有三维Systems'ProJe系列可以打印出16微米薄平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样），要获得更高分辨率的物品可以先用打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。三维模型的分区示意3D打印依托多个学科领域的尖端技术，至少包括以下三方面：信息技术：要有先进的设计软件及数字化工具，辅助设计人员制作出产品的三维数字模型，并且根据模型自动分析出打印的工序，自动控制打印器材的走向。精密机械：3D打印以“每层的叠加”为加工方式。要生产高精度的产品，必须对打印设备的精准程度、稳定性有较高的要求。材料科学：用于3D打印的原材料较为特殊，必须能够液化、粉末化、丝化，在打印完成后又能重新结合起来，并具有合格的物理、化学性质。3D打印所需的关键技术一是节省原材料和人工由于采用“添加制造技术”，它的用料只有原来的1/3到1/2，打印速度却快4倍。同时因省却生产线和一部分组装过程，可降低人工成本。二是可以制作形态各异的物品理论上，只要电脑可以设计出的造型，3D打印机都可以打印。2011年在加拿大展出的3D打印汽车Urbee，即以其时尚前卫的流线型外观吸引了众多关注3D打印的优点1．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。2．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：建筑模型风动试验和效果展示，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。3D打印的应用领域198819891995199620052012英国阿德里安D开源3D打印项目【RepRap】发布“Darwin”3D打印机制造进入新纪元市场上首个高清晰彩色3D打印机SpectrumZ510由ZCorp研制成功美国MIT的EmanuelM.和JohnS.等申请了三维印刷技术的专利，(3DP)93年获得专利美国ZCorp公司获得MIT授权开发媒体第一次使用【3D打印】称呼当时的快速成型机Objet推出Connex500让【多材料】3D打印成为可能3D技术发展简史201020082011世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世6月，发布了全球第一款3D打印的比基尼。7月，英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。8月，南安普敦大学开发出世界上第一架3D打印的飞机12月，苏格兰科学家利用人体细胞首次打印出人造肝脏组织1月，3DSYS收购了Zcorp和VidarSystems；4月，Stratasys收购了以色列的Objet公司，成为全球最大3D制造商CharlesHull开始研发3D打印技术，并于86年创办了3DSYS,发布第一款商用3D打印机19841986ScottCrump发明FDM（热熔挤制成型）技术，89年成立Stratasys公司，92年卖出第一台商机美国发明家恰克·赫尔创立的“光固化快速成型术”（SLA)通过逐层叠加薄层，利用紫外线固化后形成固体模型3D打印技术方法累积技术基本材料选择性激光烧结（selectivelasersintering，SLS）热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末直接金属激光烧结（Directmetallasersintering，DMLS）几乎任何合金熔融沉积成型（fuseddepositionmodeling，FDM）热塑性塑料,共晶系统金属、可食用材料立体平版印刷（stereolithography，SLA）光硬化树脂（photopolymer）数字光处理（DLP）液态树脂熔丝制造（FusedFilamentFabrication，FFF）聚乳酸（PLA）、ABS树脂融化压模（MeltedandExtrusionModeling，MEM）金属线、塑料线分层实体制造（laminatedobjectmanufacturing，LOM）纸、金属膜、塑料薄膜电子束熔化成型（Electronbeammelting，EBM）钛合金选择性热烧结（Selectiveheatsintering，SHS）Thermoplasticpowder粉末层喷头三维打印（Powderbedandinkjethead3dprinting，PP）3D打印技术方法目前全球3D打印机形成以下流派，即熔融堆积、叠层堆积、粉末堆积、激光成型以及光固化。1，熔融沉积成型（Fuseddepositionmodeling，简称FDM），可利用热塑性材料，金属、可食用材料等进行成型制造；2，选择性激光烧结（Selectivelasersintering，简称SLS），可利用的材料为热塑性塑料，金属粉末，陶瓷粉末等；3，薄材成型（Laminatedobjectmanufacturing，简称LOM），把一张张的纸铺上去累积而成的模型，当然金属膜，塑料膜也可以，也叫叠层堆积；4、粉末堆积（Powderbedandinkjethead3dprinting，PP）5、光固化（Stereolithography，简称SLA），可利用的材料是光敏树脂等聚合物。3D打印技术方法选择性激光烧结（selectivelasersinteringSLS）混合沉积建模（fuseddepositionmodelingFDM）利用熔化或软化可塑性材料的方法来制造打印的“墨水”立体平板印刷（stereolithographySLA）分层实体制造（laminatedobjectmanufacturingLOM）不同在于：构建分层的技术和使用的材料液体材料作为打印的“墨水”/片材3D打印技术方法堆叠薄层的形式有多种多样。有些3D打印机使用“喷墨”的方式。例如，一家名为Objet的以色列3D打印机公司，使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质喷涂在铸模托盘上，此涂层然后被置于紫外线下进行处理。另一家总部位于美国明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是在喷头内熔化塑料，然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷出的液态粘合剂进行固化.它也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。这也正是德国EOS公司在其叠加工艺制造机上使用的技术。而瑞士的Arcam公司则是利用真空中的电子流熔化粉末微粒。当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时，介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸，最后只需用水或气流冲洗掉支撑物便可形成孔隙。3D打印技术方法-FDMFDM（热熔堆积固化成型法）由Stratasys公司所设计与制造，FDM技术利用ABS，polycarbonate(PC)，polyphenylsulfone(PPSF)以及其它材料。这些热塑性材料受到挤压成为半熔融状态的细丝，由沉积在层层堆栈基础上的方式，从3DCAD资料直接建构原型。该技术通常应用于塑型，装配，功能性测试以及概念设计。此外，FDM技术可以应用于打样与快速制造。精度和稳定性FDM技术所提供的准确性通常相等或是优于SLA技术以及PolyJet技术，且确定优于SLS技术表面精度FDM技术最明显的限制就是表面完工精度。由于是半熔融状态塑料挤制成型，表面完工精度比SLA与PolyJet还要粗糙，而与SLS不相上下。后期加工FDM原型可以进行铣床加工，钻孔，研磨，车床加工等。为了补偿表面精度不足并加强特征细节，当有特殊的品质需求时，使用者通常会进行二次加工来提升原型的细节3D打印技术方法—LOMLOM薄片分层堆层成型法（LaminatedObjectManufacturing）薄片分层堆层制作是根据三维CAD模