【精品】杜召瑞 先进制造技术论文 正文.doc

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1、革传统制造业之命一3D打印杜召瑞摘要：3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一•样,采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。本文分析了当前世界3D打印的由来和历史，并阐述了当下三维快速成型技术的特点及发展。关键词：快速成型；优势；现状；历史及趋势Therevolutionoftraditionalmanufactureindustry—3DPrintingDuzhaoruiAbstract：The3Dprintercannprintn

2、areal3Dobject,thefunctionandlasermoldingtechnology,formingthehierarchicalprocessing,superposition,byaddingmaterialtogeneratethe3Dphysicallayerbylayer,andtheremovalofmaterialprocessingtechnologyiscompletelydifferent.Thispaperanalyzesthecurrentworld3Dprinttheorigi

3、nandhistory,andexpoundsthecharacteristicsanddevelopmentofthe3Drapidprototypingtechnology.Keywords：rapidprototyping;advantages;status;historyandtrend前言：三维打印(3Dprinting),即快速成技术的一•种，它是一•种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或燃料等可粘合材料，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

4、产晶的直接制造。特别是一些高价值应用(比如噬关节或牙齿，或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件，意味着“三维打印”这项技术的普及。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一•世纪以來就已经得到了极大的增长，其价格也正逐年下降。该技术珠栄，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。13D打印技术的历史早期的三维打印的例子于20世纪80年代出现，但是当时的三维打印机体积庞大，价格昂贵,

5、所能制造的产殆非常有限。•在1980年代,热溶解积压成形（FusedDepositionModeling,FDM）技术由S.ScottCrump开发成功，并在1990年代商业化。•在1980年代屮期,SLS被在美国德州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利,项目由DARPA赞助的o1979年，类似过程由RFHousholder得到专利，但没有被商业化。•在1987年，ChuckHull发明的Stereolithography（立体光刻工艺）被授了了专利。•1995年在麻省理工学院创造了“三维打印”术语

6、，当时的毕业生JimBredt和TimAnderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤圧到粉末床，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。该专利随之而来的是现代的三维打印企业Z公司（Bredt和Anderson创立）和ExOne公司2术语由于物站通过材料一层层的累积被打印出來，该技术也被称为累积制造（Additivemeinufsctuning）。3—般原理3.1三维设计三维打印的设计过程是：先通过计算机辅助设计（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，从而指导打印机逐层打印。设计软件和

7、打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。［1z图1-1三维模型的分区3.2打印过程打印机通过读取文件屮的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其儿乎可以造岀任何形状的物殆。打印机打出的截而的厚度（即Z方向）以及平而方向即X-Y方向的分辨率是

8、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，也有部分打印机如ObjetConnex系列还有三维Systems'Projet系列可以打印出16微米薄的一•层。而平血方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小吋到数