3D打印標準科技論文格式
3D打印標準科技論文格式
3D打印技術出現(xiàn)在20世紀90年代中期，是利用光固化和紙層疊等技術的快速成型裝置，可以把計算機上的藍圖變成實物，在成本、速度和精確度上都遠勝于傳統(tǒng)制造技術，是制造領域的一次技術革命。下面是小編為大家精心推薦的3D打印標準科技論文，希望能夠?qū)δ兴鶐椭?/p>
3D打印標準科技論文篇一
立體化的未來 3D打印的現(xiàn)狀與未來
在過去的2012年，“3D打印”快速成為最熱門的IT關鍵詞，百度指數(shù)迅速躥升，就在2013年3月初，百度指數(shù)逼近1萬。其實早在2011年，3D打印市場規(guī)模為17.1億美元，與傳統(tǒng)打印和耗材市場超過千億美元的市場相比，似乎還微不足道，美國納斯達克上市的Stratasys和3D Systems兩家公司，在2011年營業(yè)收入分別為1.7億美元和2.9億美元，進入2012年以來股票大幅上漲，快速成為引領3D打印市場的兩大典型公司，而國內(nèi)的3D打印概念股在過去的一年中也快速大幅上漲，成為2012年資本市場上的一匹“黑馬”，甚至有知名的科技雜志預測3D打印將推動第三次工業(yè)革命。如果有讀者好奇什么是3D打印呢?到底是什么讓“3D打印機”如此火熱呢?它距離我們的生活和工作有多遠?本文可以說是解答這些問題的最好答案。
何為3D 打印
早在1986年，有科學家利用立體光刻技術將3D數(shù)字模型變成實物，隨后，還有人發(fā)明了通過分層堆積特殊材料實現(xiàn)模型成型的技術，也就是我們常見的熱熔技術。在學術上，3D打印并不陌生，在科研和工業(yè)上被稱為“快速成型技術”，在許多高校的設計專業(yè)也都設有相關的學科，所以3D打印并非不陌生，也不新鮮，但是該技術進行市場化運作，現(xiàn)在才剛剛開始，而且由于材料技術的積累和發(fā)展，通過特定的控制系統(tǒng)，在專用平臺上按照事先設計好的形狀實現(xiàn)立體物品的成型。所以，“3D打印”是一個相對廣義的概念。
從技術層面來看，“3D打印”是所有能將數(shù)字模型變成物理實物的技術總稱，主流的3D打印技術有多種，比如熱融技術、立體光刻技術、激光燒結(jié)技術，還有類似于噴墨技術的三維打印技術等，它們有著各自的特點和應用層面，比如熱融技術是將特殊樹脂或塑料加熱融化，然后以分層的方式不斷堆積，材料冷卻后固化形成立體物品，表面相對粗糙，但是材料成本低廉，在模型設計和制造業(yè)有著廣泛的應用。立體光刻技術是利用紫外線激光逐層掃描一種特殊化學成分的液體，液體發(fā)生固化，逐層建立立體模型，所用材料單一，不能進行多色成型，耗材成本高昂。選擇性激光燒結(jié)技術可以加工金屬等強度較高的材料，利用激光燒結(jié)粉末材料形成立體物品，所以成型后的物品表面粗超，需要后期加工才能使用，可以選擇的材料范圍較廣。還有許多3D打印技術正在被研發(fā)，如果有一天人類打破材料的局限性，那么3D打印才有可能真正走進我們的生活。
目前，我們從國內(nèi)外關于3D打印的新聞報道中得知，我們熟悉的樹脂、陶瓷、金屬、建筑材料還有食品，可以通過“3D打印”的方式實現(xiàn)個性物品的快速成型，在醫(yī)學領域，也有研究人員利用“3D”打印的方式重建生物細胞組織和人體骨骼，由于材料技術在過去的大量積累，為“3D打印”在實際應用領域提供了廣闊空間和巨大潛力。3D 打印技術不僅局限于制造業(yè)，個人用戶也能成為3D打印機的重要市場空間。
3D打印令人激動的應用
目前，3D打印技術已經(jīng)在多個領域進入應用階段，包括制造業(yè)、設計業(yè)、建筑業(yè)、生物領域、醫(yī)學領域、文物保護領域等。
傳統(tǒng)的制造業(yè)，無論是零件還是成品，都是批量生產(chǎn)的，當客戶有個性化需求的時候，制造成本就會大幅上升，而3D打印就是一個很好的個性化制造技術，能夠根據(jù)不同客戶的需求制造滿足其需求的產(chǎn)品，所以，3D打印在制造業(yè)會發(fā)揮巨大作用。我們已知有公司利用3D打印技術生產(chǎn)液晶屏等產(chǎn)品。
在任何商品領域，大到宇宙飛船、飛機汽車，小到兒童玩具，所有人類需要的物品在設計過程中，設計人員需要進行不斷的改進，而數(shù)字模型必需要通過實物模型進行測試和模擬，過去設計人員利用手?；蛘唛_模制作實物模型，相對時間長，或者成本較高，而3D打印技術正好能滿足設計人員在設計過程中制作實物的需求。福特汽車、歐洲宇航局等已經(jīng)為其設計人員配備了桌面級的3D打印機，幫助他們提高效率。
在建筑業(yè)，設計師的圖紙變成模型非常復雜，需要花費的時間較長，一定程度上延長了設計周期，3D打印技術可以幫助設計師解決這一問題;另一方面，我們所見到的大多數(shù)建筑物是由鋼筋、混凝土等材料通過大型機械和人工來實現(xiàn)建筑設計師的設計圖。如果利用3D打印技術，未來的建筑可能會更加個性，而且只需通過拼裝就能蓋好房屋，減少人力支持和材料浪費。
而在醫(yī)學和生物技術領域，據(jù)了解，一個人體心臟瓣膜，利用3D打印技術只需要10美元的高分子材料，大大降低了成本。另外有報道稱有公司利用3D生物生長技術，將不同細胞細致的混合，進而生成人造肉，在生物領域，還有科學家利用3D技術將動物細胞加工形成器官，這是3D打印技術在生物領域的前沿應用。
如今，古代文物由于自然因素和人為因素受到嚴重破壞，文物工作組通過影像技術獲取文物數(shù)據(jù)信息，然后利用3D打印機重建文物模型，以便更好的研究，在文物保護中有著非常大的價值。相信看過電影《十二生肖》的朋友，就會知道3D打印機是如何復制文物的。
3D打印的現(xiàn)狀
目前，美國在3D打印的技術和應用有著領先優(yōu)勢，而且美國也是3D打印最大的市場，美國總統(tǒng)奧巴馬在兩次公開演講中多次提到3D打印技術，鼓勵學習新技術，創(chuàng)造更多就業(yè)，重振美國經(jīng)濟。美國3D打印技術和打印設備供應商在資本市場上也獲得較大的推動力。奧巴馬在國情咨文當中的講話曾經(jīng)提到：“現(xiàn)在有我們可以做的事情。這些事情可以加速這一潮流。去年，我們在俄亥俄州的楊斯敦創(chuàng)造了第一個制造業(yè)革新中心。一個曾經(jīng)的百葉窗式庫房變成了一個藝術實驗室。在那里，新工人在學習3D打印技術。這種技術可以革新我們制作幾乎任何東西的方法。沒有理由這個在其他城鎮(zhèn)不能發(fā)生。”
3D打印在亞洲又是什么情況呢?2012年底日本出現(xiàn)了首家3D打印體驗館，隨后在中國西安市有一家類似蘋果零售店的3D打印體驗店開張，2個月之前，一個擁有不同類型的3D打印硬件設備和個性化服務的3D打印體驗館在北京開館。中國對新技術和新商業(yè)模式的跟進非常迅速，沒有絲毫猶豫。在中國，從2012年下半年至今，許多有著工業(yè)背景、材料技術、控制技術、電子技術的公司先后投入研發(fā)3D打印技術，在資本市場上，3D打印概念股在過去的半年中一路飄紅，在一段時間內(nèi)引跑股市。
工業(yè)級3D打印機與民用級3D打印機在許多方面有著較大的差異，包括成型精度、材料強度、模型尺寸等方面，3D打印機在飛機、汽車的設計和研發(fā)中已經(jīng)開始嶄露頭角;不少行業(yè)的商品研發(fā)中，也利用3D打印機進行模型制作，從而加快設計的效率，降低模型研發(fā)成本，對于個人而言，也有不少模型愛好者利用3D打印機打印自己設計的模型。不同技術、不同應用的3D打印機售價差距也非常大，桌面級的產(chǎn)品售價在1萬～3萬人民幣左右，而昂貴的高端3D打印機售價幾十萬甚至上百萬，不同的用戶需求根據(jù)自身的需求來進行對應的選擇。
隨著桌面級3D打印機的上市，3D打印已經(jīng)與越來越多的個人和中小型公司關系密切，我們可以利用這些小型化的3D打印機制作個性化的模型。在國內(nèi)，太爾時代的UP!桌面3D打印機在高校教學、科研和設計領域有著較高的知名度，而美國MakerBot 的桌面3D打印機也開始在國內(nèi)市場上銷售，特殊的PLA材料在可塑性等方面表現(xiàn)更好。然而3D打印在金屬材料加工方面還無法替代精度更高的數(shù)控機床。
親身感受3D打印機
筆者試用過的桌面3D打印機有兩款，一款是來自太爾時代的UP!，一款是來自美國的MakerBot Replicator2，前者為國內(nèi)品牌，售價9999元，體積小巧，結(jié)構(gòu)簡單，采用三軸聯(lián)動控制打印頭的移動，成型尺寸為140mm×140mm×140mm，尺寸并不大，成型平臺底板需要加熱，采用了ABS塑料作為材料，打印頭工作溫度在260攝氏度左右，打印層厚0.15mm～0.4mm，在軟件內(nèi)可以調(diào)整模型的大小與位置，直接連接電腦就可以使用，驅(qū)動軟件有中文漢化，在使用之前需要對打印機進行初始化以及調(diào)平成型平臺。
MakerBot在國際上名氣較大，亮相于CES2011，Replicator 2是MakerBot旗下第二代桌面3D打印機，國內(nèi)行貨售價在2.5萬元左右，改進了一代產(chǎn)品的許多不足。Replicator 2外觀擁有很強的科技感，主要由黑色的外殼、可變色的LED燈、熱融打印頭、三軸步進電機、無需加熱的成型平臺組成，支持脫機打印，用戶使用與其匹配的MakerWare軟件，就可以對STL 模型文件進行設置和調(diào)整，然后導出.x3g文件，復制到SD卡中，插入到打印機讀卡器上，就可以脫機打印了，比較簡單，雖然MakerWare還沒有漢化，但是交互界面非常簡單，用戶能夠輕松使用。MakerBot Replicator2相比太爾時代的UP!，打印模型尺寸要更大，為28.5cm×15.3cm×15.5cm，采用了PLA材料，強度更高，可塑性強，相比之下，成本也比ABS塑料要高。目前我們常見的是透明色、藍色、紅色等單色材料，但是據(jù)了解，MakerBot在材料方面已經(jīng)研發(fā)出了不同色系的PLA，比如半透明色系、金屬色系等，目前還沒有在國內(nèi)上市。與太爾UP!打印機相同的是，打印3D模型可以自動構(gòu)建支撐，避免模型細節(jié)出現(xiàn)問題。
這兩款桌面級的3D打印機比較具有代表性，一款為國產(chǎn)品牌，一款外國品牌，在制作模型方面，細節(jié)上的差異主要由材料的差異組成，然而在易用性方面，MakerBot更甚一籌，然而在成本、體積以及可調(diào)節(jié)方面，UP!也有一定的優(yōu)勢。
3D打印的未來
3D打印能夠在許多領域中找到合適的應用方式，然而整個商業(yè)模式和產(chǎn)品鏈仍然需要完善，無論是技術還是產(chǎn)品，可提升空間仍然較大，目前來看，3D打印的產(chǎn)業(yè)鏈主要由硬件設備供應商、材料供應商、模型軟件供應商和3D打印服務商組成，美國市場產(chǎn)業(yè)鏈相對完善，國內(nèi)3D打印的發(fā)展仍然處于初期，在技術和材料以及服務方面仍然有較大的差距，但是國內(nèi)對3D打印技術的跟進速度卻非常快，也就是說，隨著市場的發(fā)展，中國3D打印技術與發(fā)達國家之間的距離會逐漸縮短。