3D打印行業應用大揭秘

　　據硬紀園了解目前的3D打印，主體優勢主要是在於產品設計上的個性化定制，同比傳統的制造業，加工廠方面效率方面還待給力，3D打印在成本方面的評估也是偏大。那麼下面讓硬紀園為您揭秘”3D打印。”

　　一、3D打印讓“天馬行空”變成現實

　　在3D打印剛剛萌芽的時候，逆向工程人們根本不會想到以往“天馬行空”的想像力會有變成現實的一天。而如今，3D打印技術正在向著令人神往的方向發展，慢慢去一步步驗證著這一神奇。

　　3D打印設備

　　30多年來，隨著技術的不斷發展，3D打印也已逐步應用於制造業的各個領域。據悉，從近10年3D打印設備下游應用行業的分布來看，個人消費品和交通運輸設備占據主要份額；同時，醫療方面的占比在持續提升。而3D打印設備在航空航天領域的應用也RP穩中有升。

　　二、3D打印：由模具制造轉向工業化

　　在我們以往的印像當中，3D打印在模具制造方面非常普遍，而且為制造業注入了一股飛速發展的力量，事實上確實如此。

　　之前的3D打印技術被稱作快速成型術更貼切，盡管這就是它的另一種叫法。如今的3D打印技術，則從之前的模具制造逐漸向著工業化制造的方向轉變。

　　現在，國外就已經有不少汽車、飛機甚至是航空火箭上使用了3D打印的零部件，將來也會在國防、軍事上來打造高精尖設備。在以後，3D打印技術制造的各種交通工具以及工業化部件也將會越來越多，到時候，說不定人們日常生活所接觸到的，都離不開3D打印。這也意味著，3D打印確實在向著工業化制造的方向轉變。

　　二、3D打印：定制自己的3D打印成品

　　想像一下，你一打開門，就收到了自己在網上定制的產品，這種情景是不是很讓人興奮！這不是想像，3D打印就可以做到。用戶在今後購買產品的過程中，可以根據自己確切的具體信息進行定制，這種產品將通過3D打印制造，並直接送到家門口，非常方便省事。

　　上海硬紀園科技旗下的快速3D打3D列印印機可打印更多實用的物品，如：可用凳打樣子、椅子、玩具、可佩帶服飾、藝術品、等形狀復雜的實用3D物品。

　　3D打印產品

　　當然，剛開始可能只包括打印定制樣品的智能小創意，比如手辦或公仔等新奇的小玩意兒，但很快，這種模式就會逐漸擴張並且形成新的市場。

　　為了充分利用其直接向消費者提供定制化體驗的能力，領導者將對銷售、分銷以及營銷渠道進行調整。定制化同樣也將在各個領域發揮重要作用，比如通過3D打印制造並定制自己的概念飛機和汽車。

3D打印技術之光固化成型技術概論

　　光聚合成型類3D打印技術是一種利用光敏樹脂材料在光照樣品下固化成型的3D打印技術的統稱，其RP主要包括三種技3D列印術路線：其一是由美國3D Systems開發並最早實現商業化的光固化成型技術(SLA)；其打樣二是由德國envision TEC基於數字光處理(DLP)投影儀技術的基礎上開發DLP 3D打印技術；其三是由以色列Objet(2012年與Stratasys合並)開發的聚合物噴射技術(PolyJet)。

　　1、SLA的工作原理

　　SLA主要利用液態光敏樹脂在紫外激光束的照射下快速固化的特性。具體工作原理可以這樣來理解：

　　第一步：在樹脂槽中盛滿液態光敏樹脂，可以升降工作台處於液面下一個截面厚的高度，聚焦後的逆向工程激光束，在計算機的控制下，按照截面輪廓要求，沿液面進行掃描，被掃描的區域樹脂固化，從而得到該截面輪廓的樹脂薄片。

　　第二步：升降工作台下降一個層厚距離，液體樹脂再次暴露在光線之下，再次掃描固化，如此重復，直到整個產品成型。

　　第三步：升降台升出液體樹脂表面，取出工件，進行相關後期處理。

3D打印機懸空處打印不佳原因分析

　　懸空斜面比起鉛直面打印不佳是因為前一打樣層無法很好的支撐新的一層，冷卻時間不足及在懸空層上繼續建構導致對像下垂或蜷曲，特別是在角落懸空處的薄層結構問題更明顯，要解決此現像較為麻煩，因為其牽涉到打印溫度、速率、懸RP空程度、層厚、材料、冷卻等會影響懸空處打印的因素。

　　3D列印冷卻是影響懸空處打印質量的主要因素，打印懸空處時請確認風扇100%開啟，若懸空處體積小且剛好位於冷卻風扇吹不到的地方(如Ulti樣品maker機器人的耳朵)，那解決方法便是一次印多個對像，當噴頭在印其中一個對像的某一層時，其余對像的同一層便有足夠的時間散熱，同樣方法也可用在打印很小的結構時用(如Ultimaker機器人的天線)，因為在結構小很容易在打印時被過度加熱，同時印多個對像則可以增加散熱時間。

　　另一個影響因素是層厚，通常層厚設定厚一點可以提升懸空處的質量，但也不能太厚，層厚較薄會讓懸空處的邊緣及角落彎曲，您需要多加嘗試才能找出最適合您對像的設定。

　　降底打印速率通常也逆向工程可提高打印質量。

　　在不產生出料不足的前提下盡可能降低打印溫度，因為打印速率越低打印所需的溫度也可降低，以提打印質量。此外當打印對像的懸空處位置非常低，建議關閉加熱板以免影響質量。

　　設計時先考慮3D打印機的打印方式，再將對像懸空處的長度設計盡可能的縮短，並且考慮怎樣的方向及角度比較容易打印，例如30°會比45°(垂直向上為0°)容易打印，或是在設計上也可以用橋接來取代懸空結構。

3D打印的十大優勢和五大限制

　　3D打印的十大優勢和五大限制

　　3D列印機不像傳統制造機器那樣通過切割或模具塑造制造物品。通過層層堆積形成實體物品的方法從物理的角度擴大了數字概念的範圍。對於要求具有精確的內部凹陷或互鎖部分的形狀設計，3D打印機是首選的加工設備，它可以將這樣RP的設計在實體世界中實現。下面是來自各個行業、具有不同背景和打樣專業技術水平的人用類似的方式描述，3D打印幫助他們減少主要成本、時間和復雜性障礙。我們一起來看一下3D打印具有哪些優勢。

　　3D打印的優勢傳統制造業無法企及

　　優勢1：制造復雜物品不增加成本

　　就傳統制造而言，物體形狀越復雜，制造成本越高。對3D打印機而言，制造形狀復雜的物品成本不增加，制造一個華麗的形狀復雜的物品並不比打印一個簡單的方塊消耗更多的時間、技能或成本。制造復雜物品而不增加成本將打破傳統的定價模式，並改變我們計算制造成本的方式。

　　優勢2：產品多樣化不增加成本

　　一台3D打印機可以打印許多形狀，它可以像工匠一樣每次都做出不同形狀的物品。傳統的制造設備功能較少，做出的形狀種類有限。3D打印省去了培訓機械師或購置新設備的成本，一台3D打印機只需要不同的數字設計藍圖和一批新的原材料。

　　優勢3：無須組裝

　　3D打印能使部件一體化成型。傳統的大規模生產建立在組裝線基礎上，在現代工廠，機器生產出相同的零部件，然後由機器人或工人(甚至跨洲)組裝。產品組成部件越多，組裝耗費的時間和成本就越多。3D打印機通過分層制造可以同時打印一扇門及上面的配套鉸鏈，不需要組裝。省略組裝就縮短了供應鏈，節省在勞動力和運輸方面的花費。供應鏈越短，污染也越少。

　　優勢4：零時間交付

　　3D打印機可以按需打印。即時生產減少了企業的實物庫存，企業樣品可以根據客戶訂單使用3D打印機制造出特別的或定制的產品滿足客戶需求，所以新的商業模式將成為可能。如果人們所需的物品按需就近生產，零時間交付式生產能最大限度地減少長途運輸的成本。

　　優勢5：設計空間無限

　　傳統制造技術和工匠制造的產品形狀有限，制造形狀的能力受制於所使用的工具。例如，傳統的木制車床只能制造圓形物品，軋機只能加工用銑刀組裝的部件，制模機僅能制造模鑄形狀。3D打印機可以突破這些局限，開辟巨大的設計空間，甚至可以制作目前可能只存在於自然界的形狀。

　　優勢6：零技能制造

　　傳統工匠需要當幾年學徒才能掌握所需要的技能。批量生產和計算機控制的制造機器降低了對技能的要求，然而傳統的制造機器仍然需要熟練的專業人員進行機器調整和校准。3D打印機從設計文件裡獲得各種指示，做同樣復雜的物品，3D打印機所需要的操作技能比注塑機少。非技能制造開辟了新的商業模式，並能在遠程環境或極端情況下為人們提供新的生產方式。

　　優勢7：不占空間、便攜制造

　　就單位生產空間而言，與傳統制造機器相比，3D打印機的制造能力更強。例如，注塑機只能制造比自身小很多的物品，與此相反，3D打印機可以制造和其逆向工程打印台一樣大的物品。3D打印機調試好後，打印設備可以自由移動，打印機可以制造比自身還要大的物品。較高的單位空間生產能力使得3D打印機適合家用或辦公使用，因為它們所需的物理空間小。

3D打印技術的優勢

　　01、設計空間無限

　　傳統制造技術和工匠制造的產RP品形狀有限，制造形狀的能力受制於所使用的工具。例如，傳統的木制車床只能制造圓形物品，軋機只能加工用銑刀組裝的部件，制模機僅能制造模鑄形狀。而3D打印機可以突破這些局限，開辟巨大的設計空間，制造出傳統工藝難以加工甚至無法加工的產品。

　　02、改善產品設計

　　原型是產品的初稿，它有助於設計師、工程師和制造商進行多重反復的檢查，真切地體驗產品的外觀、手感。傳統的原型是利用泡沫或黏土進行手工制作，通過3D打印快速創建概念模型，設計者和客戶之間能夠更好的交流。在傳統的工業制造，如果一個設計概念在制成產品之後存在缺陷，企業需要承擔大量材料的浪費成本。而利用3D打印技術制作概念模型，能夠快速調整最初的設計並不斷改進。

　　3D打印的汽車組件產品原型

　　除了概念設計之外，3D打印還被用於創建功能性原型，因為3D打印技術制成的物品本身具有耐高溫、耐化學腐蝕等性能，通過對原型進行各種性能測試，以改進最終的產品設計參數，大大縮短了產品從設計到生產的時間。3D打印加快了設計進程，在產品的安全性和合理性設計、人體工程學設計、市場營銷和設計等方面不斷改善，從而實現在將產品全面投入生產前對其進行優化，創造出更好的3D列印產品。

　　利用功能性測試的3D打印膠帶座

　　03、多樣化生產不會增加成本

　　就傳統制造而言，物體形狀越復雜，制造成本越高。但對於3D打印機而言，制造形狀復雜的物品其成本並不會相應增長。另外，傳統的制造設備功能較少，做出的物品形狀種類有限。一台3D打印機可以打印不同的形狀，它可以像工匠一樣每次都做出不同形狀的物品。這種制造多樣化而不增加成本的打印將從根本上打破傳統的定價模式，並改變我們整個制造業成本構成的方式。

　　04、產品無需組裝

　　3D打印具備一體成形的特點，這樣對減少勞動力和運輸方面的花費有顯著的幫助。傳統的大規打樣模生產是建立在產業鏈和流水線基礎上的，在現代化工廠中，機器生產出相同的零部件，然後由工人進行組裝。產品組成部件越多，供應鏈和產品線都將拉得越長，組裝和運輸所需要耗費的時間和成本就越多。而3D打印一體化成形的特點，無需再次組裝，從而縮短供應鏈，節省在勞動力和運輸方面的花費。

　　05、縮短交付時間

　　3D打印因為可以根據人們的需求進行打印，這種即時生產將大大減少企業的庫存量，使得企業能夠根據用戶的需求來啟動3D打印機，制造出定制的產品來滿足客戶需求，所以新的商業模式將成為可能。如果人們所需的物品可以按需就近生產，那麼這種零庫存、零時間交付的生產方式還可以減少長途運輸的成本。

　　06、制造技能門檻降低

　　樣品傳統的制造機器需要熟練的專業人員進行機器調整和校准，培養一個嫻熟的工人往往需要幾年的時間。而3D打印機所需要的操作技能將比傳統設備少很多，因此3D打印的出現將顯著降低生產技能的門檻。這種擺脫原來高門檻的非技能制造業，將進一步引導出眾多新的商業模式，並能在遠程環境或極端情況下為人們提供打印服務。

　　0逆向工程7、不占空間，便攜制造

　　3D打印機可以自由移動，並制造出比自身體積還要龐大的物品。例如，注塑機只能制造比自身小很多的物品，而部分3D打印機能夠制造出比自己大很多的物品。另外，民用消費級3D打印設備還可以自由移動，由於其較高的便攜性，出現了一批家用或桌面型的3D打印機，這些都是有賴於3D打印機所需更小物理空間這一優勢。

　　08、節省原材料

　　傳統的金屬加工有著十分驚人的浪費量，一些精細化生產甚至會造成90%原材料的丟棄浪費。而3D打印機的浪費量將顯著減少，隨著打印材料的進步，3D打印“淨成形”制造將成為更加節約環保的加工方式。

　　09、材料無限組合

　　傳統的制造機器在切割或模具成型過程中難以將多種原材料融合在一起，3D打印的原材料之間可以任意組合，制造出人們想要的性能結構。比如在尼龍-玻璃纖維或者尼龍-碳纖維復合材料能夠提高尼龍的機械性能，在鎳合金粉末裡加入50%的鈦金屬可以顯著提高性能，現在已有科研人員在進行碳納米管、石墨烯等復合新材料的研發。