2500字3d打印科技論文
2500字3d打印科技論文
3D打印技術(shù)是通過連續(xù)的物理層疊加，可以逐層增加材料來生成三維實(shí)體的技術(shù)，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)不同，因此又稱為添加制造。下面是小編為大家精心推薦的2500字3d打印科技論文，希望能夠?qū)δ兴鶐椭?/p>
3d打印科技論文篇一
3D打印機(jī)及其工作原理
【摘 要】3D打印機(jī)以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過利用粉末狀的塑料及金屬等可粘合材料，采取逐層打印的方式來構(gòu)造物體。3D打印機(jī)依托多種尖端技術(shù)，提供了廣闊的打印空間。本文對3D打印機(jī)的工作原理進(jìn)行簡單分析，探討3D打印機(jī)的發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】3D打印;打印技術(shù);工作原理;3D打印機(jī);發(fā)展
引言
3D打印機(jī)是意大利發(fā)明家恩里科.迪尼發(fā)明的新型打印機(jī)。恩里科.迪恩用3D打印機(jī)打印了一棟完美的建筑。不僅如此，3D打印機(jī)甚至可以在航天器中為宇航員提供需要的任何形狀物品。3D打印機(jī)屬于快速成形技術(shù)的一種，是科技發(fā)展及技術(shù)進(jìn)步的重要表現(xiàn)形式。
1 3D打印技術(shù)概述
3D打印技術(shù)是通過連續(xù)的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實(shí)體的技術(shù)，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)不同，因此又稱為添加制造。作為一種綜合性應(yīng)用技術(shù)，3D打印技術(shù)綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多方面的前沿技術(shù)知識，具有很高的科技含量。3D打印機(jī)是3D打印的核心裝備。它是集機(jī)械、控制及計(jì)算機(jī)技術(shù)等為一體的復(fù)雜機(jī)電一體化系統(tǒng)，主要由高精度機(jī)械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)和成型環(huán)境等子系統(tǒng)組成。此外，新型打印材料、打印工藝、設(shè)計(jì)與控制軟件等也是3D打印技術(shù)體系的重要組成部分。 目前，3D打印技術(shù)主要應(yīng)用于產(chǎn)品原型、模具制造，以及藝術(shù)創(chuàng)作、珠寶制作等領(lǐng)域，替代這些領(lǐng)域傳統(tǒng)依賴的精細(xì)加工工藝。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程與醫(yī)學(xué)、建筑、服裝等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)的引入也為創(chuàng)新開拓了廣闊的空間。
2 3D打印機(jī)及其工作原理
2.1 3D打印機(jī)的工作原理
3D打印機(jī)的工作原理其實(shí)很簡單，通俗地說，首先在電腦上設(shè)計(jì)一個(gè)完整的三維立體模型(也成為計(jì)算機(jī)輔助性設(shè)計(jì))，然后把膠體或粉末等“打印材料”裝入打印機(jī)，再將打印機(jī)與電腦相連接，就可以通過電腦控制把“打印材料”和三維立體模型一層層地疊加，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這種通過連續(xù)的物理層創(chuàng)建出三維對象的3D打印技術(shù)是疊加式制造工序的一種形式，與傳統(tǒng)的疊加式制造工序相比，其具有速度快、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。在Windows網(wǎng)絡(luò)或工作站上運(yùn)行的打印設(shè)備軟件可以讀取大部分的3D文件格式計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪圖數(shù)據(jù)。這種軟件的作用就是將數(shù)據(jù)傳輸至3D打印設(shè)備，從而控制印刷頭的移動(dòng)與材料輸出。在3D打印設(shè)備工作時(shí)，塑性模型材料細(xì)絲與可溶性支撐材料將被加熱至半液體狀態(tài)，然后通過擠壓頭輸出，精確地沉積成極其細(xì)微的分層。分層的厚度范圍在0.005英寸至0.013英寸(即0.127毫米至0.33毫米)，具體數(shù)值取決于打印設(shè)備性能。
印刷頭只沿水平方向或垂直方向移動(dòng)，模型與支撐材料將自低而上地構(gòu)造，壓盤根據(jù)實(shí)際情況上下移動(dòng)。在構(gòu)造模型時(shí)，有了支撐材料(圖中褐色部分物件)的承托，模型的懸掛部分能夠順利完成材料沉積，此外，支撐材料還有助于構(gòu)造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模型，如嵌套結(jié)構(gòu)，以及具有移動(dòng)部件的多重組件。打印工作完成后，可以將模型置于水中，支撐材料將會(huì)自行溶解，如果需要，還可以為模型涂上顏料，或者進(jìn)行其它處理。每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴(kuò)散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會(huì)迅速固化黏結(jié)，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實(shí)體模型將會(huì)被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。
2.2 3D打印機(jī)可以打印的物品。
3D打印機(jī)能夠打印自行車、汽車、電控飛行器，手槍、衛(wèi)星零部件……。美國3D打印服務(wù)提供商已經(jīng)“打印”了75萬種產(chǎn)品，使用的材料包括塑料、不銹鋼、銀、陶瓷和玻璃等，數(shù)量之多令人驚嘆。如今，3D打印技術(shù)正計(jì)劃被用于各種武器裝備，如水面艦艇、潛艇和戰(zhàn)機(jī)的設(shè)計(jì)制造。據(jù)報(bào)道，美軍已經(jīng)開始測試3D打印技術(shù)，建立起移動(dòng)遠(yuǎn)征實(shí)驗(yàn)室，實(shí)際上是一個(gè)數(shù)字加工工作室。該實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)20英尺的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，其中裝備了3D打印機(jī)、計(jì)算機(jī)輔助銑削機(jī)、激光切割器、等離子切割器和水刀等。此外，該實(shí)驗(yàn)室還包含發(fā)電機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)及衛(wèi)星通訊設(shè)備。ELM實(shí)驗(yàn)室造價(jià)280萬美元，這其中不包含設(shè)計(jì)和運(yùn)行人員的工資。
(1)世界首款3D軍用打印機(jī)。3D軍用打印機(jī)又稱“三維打印機(jī)”，是由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，通過成型設(shè)備以材料累加的方式，制成實(shí)物模型的制造技術(shù)。它通過電子制圖、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、激光掃描、材料熔化等一系列技術(shù)，使特定金屬粉或記憶材料熔化，并按照電子模型圖的指示一層層疊加起來，最終制造出實(shí)物。
(2)世界首款3D打印軍用汽車。世界首款3D打印軍用汽車，4500公里油耗38升。這款汽車擁有3個(gè)車輪，動(dòng)力7馬力，并且采用的是后輪驅(qū)動(dòng)的方式，預(yù)計(jì)將會(huì)在2015年正式上路。
(3)世界首款3D打印軍用手槍。近日，一家美國公司利用3D打印技術(shù)，成功造出AR-15半自動(dòng)步槍的彈匣及其他部件。不久后，這家公司又在互聯(lián)網(wǎng)上公布，首款名為“解放者”的3D打印手槍試射成功。據(jù)報(bào)道，這款3D金屬手槍，已經(jīng)成功發(fā)射了50發(fā)子彈，且多次擊中30公尺外的靶心。
(4)世界首款3D打印直升機(jī)起落架。目前，世界強(qiáng)國都希望用3D打印技術(shù)來制造直升機(jī)的起落架。他們針對電動(dòng)車的開發(fā)，帶來新的電池技術(shù)，可減少電池尺寸，延長電池壽命;他們研發(fā)分散式供暖技術(shù)，預(yù)計(jì)三年后實(shí)驗(yàn)成功……3D打印越來越牛，它已經(jīng)可以打印出直升機(jī)上用的鈦合金零部件
(5)3D打印衣服。在3D打印時(shí)代，人人都是設(shè)計(jì)師。3D打印的好處在于只要能畫出圖，就能成真，這種技術(shù)也逐漸成為當(dāng)今潮流思維的重要環(huán)節(jié)，對時(shí)尚服裝起到了一定的推動(dòng)作用。在世界各地的時(shí)裝周上，就曾展示出多款3D打印制作的服裝，這種節(jié)約成本和時(shí)間的設(shè)計(jì)生產(chǎn)方式，值得服裝設(shè)計(jì)界廣泛關(guān)注和思考。
2.3 3D打印技術(shù)所依托的關(guān)鍵技術(shù)
3D打印技術(shù)需要依托多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，主要包括以下方面：信息技術(shù)，即要有先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件及數(shù)字化工具，輔助設(shè)計(jì)人員制作出產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，并根據(jù)模型自動(dòng)分析出打印的工序，自動(dòng)控制打印器材的走向;精密機(jī)械，即3D打印技術(shù)以“每層的疊加”為加工方式，產(chǎn)品的生產(chǎn)要求高精度，必須對打印設(shè)備的精準(zhǔn)程度、穩(wěn)定性有較高的要求;材料科學(xué)，即用于3D打印的原材料較為特殊，必須能夠液化、粉末化、絲化，在打印完成后又能重新結(jié)合起來，并具有合格的物理、化學(xué)性質(zhì)。
3 3D打印機(jī)未來的發(fā)展趨勢
隨著3D打印技術(shù)的不斷突破，新材料的日益改善，3D打印的速度、尺寸在不斷提高，其技術(shù)在不斷優(yōu)化，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)展，特別是圖形藝術(shù)領(lǐng)域的潛力，三維的概念模型能更好地傳達(dá)制作者的想法或解決方案，一張圖可以勝過幾百甚至上千個(gè)文字的描述。專業(yè)人士堅(jiān)信個(gè)性化或定制化的3D打印可以將一個(gè)所想象的三維模型即時(shí)擺在眼前，能夠快速改進(jìn)產(chǎn)品，增長幅度將超過想象，將會(huì)改變社會(huì)各種應(yīng)用的未來。
3D打印技術(shù)將淘汰傳統(tǒng)生產(chǎn)線，縮短制作周期，大大減少生產(chǎn)廢料，所需原材料用量將減少到原來的幾分之一。3D打印不僅節(jié)約成本，提高制作精度，也將彌補(bǔ)傳統(tǒng)制造的不足，并將在民用市場迅速崛起，從而開啟制造業(yè)的新紀(jì)元，為印刷工業(yè)帶來新的機(jī)遇。
4 結(jié)束語
3D打印機(jī)的應(yīng)用，縮短產(chǎn)品制作周期，同時(shí)也能夠提高產(chǎn)品材料利用率。隨著3D打印技術(shù)越來越成熟，在不久的未來，3D打印將對人類的生活造成沖擊，為人類發(fā)展增添新的技術(shù)支持。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉欣靈.3D打印機(jī)及其工作原理[J].網(wǎng)絡(luò)與信息，2012(2).
[2]徐秉君.3D打印機(jī)――打造未來世界[J].科技創(chuàng)新與品牌，2013(8).
3d打印科技論文篇二
3D打印――讓技術(shù)照進(jìn)藝術(shù)
摘要：文章對近年來熱門的3D打印話題進(jìn)行了一個(gè)梳理。這樣一個(gè)新鮮事物的出現(xiàn)必然會(huì)對人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生新的影響，有可能是積極的，也有可能是消極的。3D打印的出現(xiàn)對于藝術(shù)和設(shè)計(jì)領(lǐng)域又會(huì)帶來些什么變革?文章著重在藝術(shù)與設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)@個(gè)問題進(jìn)行了闡釋與猜想。
關(guān)鍵詞：3D打印;技術(shù)與藝術(shù);發(fā)展趨勢
中圖分類號：J022 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-4115(2014)09-103-1
近年來3D這個(gè)詞出現(xiàn)的頻率越來越高，如3D電影、3D全息投影、3D打印等。不再滿足于平面事物的人們開始接受3D技術(shù)帶來的感官上的新體驗(yàn)。世界每時(shí)每刻都在變化，而這些由科技的飛速發(fā)展引起的人們行為、觀念上的改變，也給傳統(tǒng)意義上的藝術(shù)帶來了巨大的沖擊。在整個(gè)藝術(shù)的發(fā)展歷程中我們可以看到，醫(yī)學(xué)和人體解剖學(xué)的研究，為素描、雕塑提供了重要的理論參考;幾何與透視學(xué)的發(fā)展，為繪畫提供了透視理論;材料化學(xué)的進(jìn)步，為油畫家提供了富有層次的色彩表現(xiàn)空間;光學(xué)研究的發(fā)展，使印象派畫家遵循光學(xué)原理，分析和組織物象的各種關(guān)系，同時(shí)光學(xué)應(yīng)用的研究還促成了攝影藝術(shù)的誕生?？茖W(xué)的每一次進(jìn)步，都會(huì)對藝術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的影響，同時(shí)也成為藝術(shù)形式繁榮的發(fā)展動(dòng)力。
在每個(gè)人的心中，都有一個(gè)設(shè)計(jì)師的夢，我們幻想可以設(shè)計(jì)生活中的每一樣物品，隨心所欲地過自己想要的生活。因此，當(dāng)3D打印機(jī)的概念出現(xiàn)后，我們不斷地憧憬，它到底能做什么，我們能為自己的生命設(shè)計(jì)些什么?3D打印已然成為一種潮流，并開始廣泛應(yīng)用在設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
一、3D打印在藝術(shù)與設(shè)計(jì)領(lǐng)域的成果
3D打印并非多新的技術(shù)，在20世紀(jì)80年代便已產(chǎn)生，只是如今才進(jìn)軍藝術(shù)和設(shè)計(jì)市場用以制造汽車零部件、家具和珠寶等。
(一)3D打印服裝
巴黎時(shí)裝周上，當(dāng)一位模特身著3D打印服裝走上T臺的一刻，科技與時(shí)尚的碰撞產(chǎn)生了奇妙的效果。這條簡單的黑色裙子并不十分前衛(wèi)，但時(shí)尚評論家對它的制作方式十分著迷。該服飾系列是與奧地利建筑師JuliaKoerne，以及一個(gè)叫Materialize的比利時(shí)公司合作的成果。3D打印機(jī)分別印制了此次服裝的不同部位，這也是多種材料最終能制成一件成衣的原因：不同部位的單獨(dú)印制使得硬質(zhì)材料和軟質(zhì)材料能互相配合，最終成型。3D打印服飾重新解釋了“技術(shù)服裝”的定義，進(jìn)而取代了精細(xì)的手工刺繡和針線活。
(二)3D打印燈具、樂器、首飾等小型產(chǎn)品
2012年在紐約材料聯(lián)合會(huì)開幕的展覽“打印/3D”的主題便是“3D打印如何改變藝術(shù)、工業(yè)和一切的未來?”。3D打印破除了設(shè)計(jì)中的障礙，標(biāo)準(zhǔn)制造和手工生產(chǎn)的各種約束一直是設(shè)計(jì)遭遇的挑戰(zhàn)，而3D打印出的小型產(chǎn)品顯得更精致，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和花紋及生產(chǎn)速度也是手工生產(chǎn)很難達(dá)到的。
(三)3D打印建筑
荷蘭阿姆斯特丹建筑大學(xué)的建筑設(shè)計(jì)師JanjaapRuijssenaars設(shè)計(jì)了全球第一座3D打印建筑物“LandscapeHouse”，特別模擬了莫比烏斯環(huán)。Ruijssenaars和數(shù)學(xué)家、藝術(shù)家RinusRoelofs共同設(shè)計(jì)了這個(gè)項(xiàng)目，利用3D打印機(jī)逐塊打印出來，然后拼接成一個(gè)整體建筑。和打印小型物品不同，這次需要用到的3D打印機(jī)也極其龐大，是由意大利發(fā)明家EnricoDini設(shè)計(jì)出來的“D-Shape”，可以使用砂礫層、無機(jī)粘結(jié)劑打印出一幢兩層小樓。
(四)3D打印房屋
據(jù)國外媒體報(bào)道，英國倫敦的一家建筑企業(yè)SoftkillDesign率先提出了3D打印房屋的新概念――原材料來自塑料，外觀像蜘蛛網(wǎng)。這種房屋將用維可牢尼龍搭扣或類似按鈕的緊固件固定在一起，而這些在傳統(tǒng)建筑技術(shù)中則不需要。3D打印房屋這一構(gòu)想是2012年倫敦3D打印展上展出的一款打印房屋原型的延伸，原型以纖維尼龍結(jié)構(gòu)作為骨架，來代替實(shí)心的墻體。房屋組件采用激光燒結(jié)的生物塑料，在3D印刷廠中制造，這比用沙子或混凝土印制的質(zhì)量更好。
二、3D打印在藝術(shù)與設(shè)計(jì)領(lǐng)域的瓶頸
3D打印技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域也有它將會(huì)面臨的困境。首先在藝術(shù)品收藏領(lǐng)域。3D打印讓贗品制造者有了更好的工具，舉例說：油畫耗材的出現(xiàn)，只要做油畫表面的精細(xì)掃描，輕易就能打印出一件藝術(shù)品。其次在設(shè)計(jì)領(lǐng)域。創(chuàng)意疲勞將很快出現(xiàn)，信馬由韁地濫造，個(gè)性化展示反而讓人們有了新的審美需求。某種程度的“審美倒退”其實(shí)是對優(yōu)秀設(shè)計(jì)有了更高要求――人們將更加注重功能與巧思絕妙結(jié)合的設(shè)計(jì)。
三、3D打印在藝術(shù)與設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢
隨著3D打印技術(shù)的越來越成熟，它在藝術(shù)與設(shè)計(jì)領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢又將是怎樣的?
首先，定制化將成為常態(tài)。今后購買的設(shè)計(jì)產(chǎn)品將根據(jù)個(gè)人的具體信息進(jìn)行定制，產(chǎn)品通過3D打印制造并直接送到你的家里。其次，產(chǎn)品創(chuàng)新速度將加快。由于運(yùn)用3D打印的快速原型制造技術(shù)能夠縮短把產(chǎn)品概念轉(zhuǎn)化為成熟產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)間，設(shè)計(jì)人員將能夠?qū)Ｗ⒂诋a(chǎn)品的功能。迅速降低的成本、功能得到改進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件以及越來越多的打印材料，意味著設(shè)計(jì)師將更方便地使用3D打印機(jī)，他們能夠在設(shè)計(jì)的初期就打印出原型產(chǎn)品進(jìn)行修改，從而加速創(chuàng)新，其結(jié)果將是更好的產(chǎn)品以及更快的設(shè)計(jì)速度。
隨著3D打印機(jī)的出現(xiàn)和推廣，越來越多的想法和設(shè)計(jì)得以借助這種技術(shù)發(fā)展起來。3D打印技術(shù)的未來發(fā)展值得期待，它會(huì)不會(huì)是又一次新的工業(yè)革命，再一次改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)生活方式，推動(dòng)人類文明向前邁進(jìn)一大步，讓我們拭目以待。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉月.3D打印機(jī)，印出新世界?![J].印刷技術(shù)，2011，(09).[2]王雪瑩.3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)(中旬刊)，2012，(09).
[3]宮秀濱，劉麗華編譯.用打印機(jī)“打”出你的房子來[N].計(jì)算機(jī)世界，2006.
作者簡介：
徐莉莉，南京藝術(shù)學(xué)院研究院。
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