什么是3D打印?了解正在改变我们制造日常物品方式的技术

3D 打印技术和工艺的类型

3D打印 这项技术可以追溯到 1980 年代初,当时日本发明家 Hideo Kodama 使用紫外线来硬化塑料,从而使用这种添加剂技术制造出物体。

多年后,美国人 Scott Crump 开发了当今最常见的 3D 打印类型,称为熔融沉积建模(或 FDM),将热塑性塑料加热成液体,然后逐层应用。这是工作台和办公桌上最常见的。

3D Systems 的联合创始人 Charles Hull 是 3D 打印应用程序的发明者之一,该应用程序被称为立体光刻技术,该应用程序使用光化学过程。

然而,Kodama、Crump 和 Hull 并不是唯一开发 3D 打印方法的人。

以下是当今使用的一些其他形式的 3D 打印:

  • 选择性激光烧结 (SLS) 将尼龙粉末熔化成耐用的固体塑料。饰面并不美观,但功能强大,对于带有“铰链”和“卡扣”的原型设计非常有用。
  • PolyJet可以 3D 打印具有多种颜色和材料的对象。灵活性使此过程更加昂贵,并且不适合更简单的塑料设计。
  • 数字光处理 (DLP)使用光投射器而不是紫外线激光器来硬化聚合物。这允许它一次构建对象的整个层,从而提高构建速度。

Metal 有自己的 3D 打印方法,适用于不同的应用:

  • 直接金属激光烧结 (DMLS)可用于创建华丽的单个零件。这使其成为医疗应用和轻量化设计的首选。这种方法通常与更传统的金属铸造结合使用,以创建一个最终对象或原型设计。
  • 电子束熔化 (EBM)使用电磁线圈在打印时在真空中使金属粉末过热。

3D 打印的工作原理

3D 打印过程就是一层一层地应用层,但每个 3D 打印对象都是从计算机程序中的 3D 蓝图开始的。

您可以在MayaBlenderZBrush等软件中构建自己的设计。您还可以从ThingiverseCGTrader下载现成的设计。

一旦你有了你的模型,你就可以通过像Cura这样的切片器来运行它,这个程序可以获取文件并创建数千层的代码来指导打印机如何打印。

然后您必须设置您的打印机,选择打印质量和正确的材料设置。从那里,您可以使用 USB 驱动器、SD 卡OctoPrint等程序将切片文件上传到打印机。然后打印机开始逐层应用材料的有时缓慢的附加过程。

什么是3D打印?了解正在改变我们制造日常物品方式的技术
3D 打印使用代码打印构成对象的数千层。

3D打印用于什么

如果你能想象出一个物体,尤其是塑料的,你就有可能用 3D 打印出来。想想玩具、珠宝、模型、手机壳、模具等等。有一些特别有趣的设计,包括 3D 打印的吉他、织布机和用激光融合在一起的玻璃和尼龙组合制成的复杂雕塑。

什么是3D打印?了解正在改变我们制造日常物品方式的技术
几乎任何物体都可以 3D 打印 – 从花瓶到吉他。

3D 打印已经超越了塑料的起源,可以打印金属、橡胶、木材、合成织物和陶瓷树脂。功能性的 3D 打印人体器官仍在进行中,但科学家们表示这是在我们的未来。

由于增材制造比成型或雕刻等传统方法既便宜又快捷,因此它在制造业和艺术界都变得流行起来。可能性几乎是无限的,但3D打印机不是完美的机器。事实上,有很多担忧。

3D 打印机引入道德问题

3D 打印机消耗大量能量,将超细塑料颗粒散布到空气中,可以吸入。这些有害排放物相当于室内点燃的香烟。

在人们试图限制我们使用塑料的时候,3D 打印机只是依赖它们的另一种技术。这对所有生态系统来说都是一个环境问题,尤其是对于我们目前充满微塑料的已经陷入困境的海洋。

多年前,第一支 3D 打印枪的消息引起了媒体的狂热,制造无法追踪的武器的个人仍然是一个安全问题。

从法律上讲,当有人被 3D 打印物体伤害时,谁应该承担责任没有明确的答案,因为模型设计师,3D打印机制造商和打印对象的人通常是不同的实体。确定谁应对潜在的伤害和死亡负责是一个新的困境。

此外,将 3D 打印技术用于 3D 组织的医学领域引入了一系列伦理和道德问题,类似于围绕干细胞研究和基因编辑的长达数十年的对话。不管你怎么看,我们都有一个非常强大的工具可供我们使用,它改变了我们制造和获取事物的方式。我们还不知道这对我们的未来意味着什么。

在哪里可以使用 3D 打印机

虽然拥有自己的 3D 打印机以及必要的软件和材料对于个人的需求来说可能过于昂贵,但公共 3D 打印机正变得越来越普遍,尤其是如果您住在市区。

有诸如 3D 打印实验室和商店之类的东西。您可以发送设计并在几天内取件。一些像 Staples 这样的大卖场也做 3D 打印。

如果您是学生,您的学校可能有 3D 打印服务。您当地的图书馆也可能提供 3D 打印。

但是,如果您在附近找不到任何东西,您可以通过ProtolabsFictiv等服务在线订购 3D 打印对象。

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