什么是三维打印机？

2025-02-25 07:06:59

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回答1：

三维打印　快速原型制造技术，又叫快速成形技术，（简称RP技术）；　　英文：RAPID PROTOTYPING（简称RP技术），或　　RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING，简称RPM。
　　快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。

　　RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。RP技术的优越性显而易见　　它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。因此，RP技术的推广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。由传统的"去除法"到今天的"增长法"，由有模制造到无模制造，这就是RP技术对制造业产生的革命性意义。具体是如何成形出来的呢？　　形象地比喻：快速成形系统相当于一台"立体打印机"。　　它可以在没有任何刀具、模具及工装卡具的情况下，快速直接地实现零件的单件生产。根据零件的复杂程度，这个过程一般需要1～7天的时间。换句话说，RP技术是一项快速直接地制造单件零件的技术。RP系统的基本工作原理　　RP系统可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。当然，整个过程是在计算机的控制下，由快速成形系统自动完成的。不同公司制造的RP系统所用的成形材料不同，系统的工作原理也有所不同，但其基本原理都是一样的，那就是"分层制造、逐层叠加"。这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。
　　每个截面数据相当于医学上的一张CT像片；整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。
　　RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。RP技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有SLA、SLS、LOM和FDM等方法。其成形原理分别介绍如下：
　　（1）SLA（光固化成型法）快速成形系统的成形原理：
　　成形材料：液态光敏树脂；　　制件性能：相当于工程塑料或蜡模；　　主要用途：高精度塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。　　（2）SLS（激光选区烧结法）快速成形系统的成形原理：

　　成形材料：工程塑料粉末；　　制件性能：相当于工程塑料、蜡模、砂型；　　主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。　　（3）LOM（叠层实体制造法）快速成形系统的成形原理：
　　成形材料：涂敷有热敏胶的纤维纸；　　制件性能：相当于高级木材；　　主要用途：快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。　　（4）FDM（熔融沉积法）快速成形系统的成形原理：

　　成形材料：固体丝状工程塑料；　　制件性能：相当于工程塑料或蜡模；　　主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。应用RP技术的重要意义　　大大缩短新产品研制周期，确保新产品上市时间；
　　------使模型或模具的制造时间缩短数倍甚至数十倍；
　　提高了制造复杂零件的能力；
　　------使复杂模型的直接制造成为可能；

　　显著提高新产品投产的一次成功率；

　　------可以及时发现产品设计的错误，做到早找错、早更改，避免更改后续工序所造成的大量损失；
　　支持同步（并行）工程的实施；
　　------使设计、交流和评估更加形象化，使新产品设计、样品制造、市场定货、生产准备、等工作能并行进行；

　　支持技术创新、改进产品外观设计；
　　------有利于优化产品设计，这对工业外观设计尤为重要。

　　成倍降低新产品研发成本；

　　------节省了大量的开模费用

　　快速模具制造可迅速实现单件及小批量生产，使新产品上市时间大大提前，迅速占领市场。　　总而言之，RP技术是九十年代世界先进制造技术和新产品研发手段。在工业发达国家，企业在新产品研发过程中采用RP技术确保研发周期、提高设计质量已成为一项重要的策略。当前，市场竞争愈演愈烈，产品更新换代加速。要保持我市产品在国内外市场的竞争力，迫切需要在加大新产品开发投入力度、增强创新意识的同时，积极采用先进的创新手段。RP技术在不需要任何刀具、模具及工装卡具的情况下，可实现任意复杂形状的新产品样件的快速制造。用RP技术快速制造出的的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、外观验证、工程分析、市场订货等，非常有利于优化产品设计，从而大大提高新产品开发的一次成功率，提高产品的市场竞争力，缩短研发周期，降低研发成本。快速原型制造技术生产力促进中心的成立为本市企业应用RP技术开展产品创新活动提供了很好的前提条件。

回答2：

三维打印机在过去通常又被称为“快速成型机”。它通过对电脑中三维软件的识别，进行STL（三角网格格式）转换，再结合切层软件确定摆放方位和切层路径，并进行切层工作和相关支撑材料的构造。最后使用喷头将固态的线型成型材料加热成半熔融状态之后挤出来，和支撑材料自下而上，一次一层的构铸成最终实体。简单点说，可以理解为软件把物体分成若干个横截面，而三维打印机将这些横截面一次一层的沉淀、堆积，最终形成我们所需的实体。从它整个成像的过程来看，我们知道三维打印机至少由：软件控制系统、成型材料、支撑材料、成型材料匣、支撑材料匣、喷头、加热模组、成型空间等几大部份构成（如图）。其中成型材料和支撑材料就相当于我们普通打印机的耗材，也有的机型不需要支撑材料，大大降低了用户的后期使用成本，如美国Z Corperation公司的Z系列机型。　　　目前，三维打印机除了能够在制造业中生成各种模型外，由于它的占地空间和环保理念都逐步适应了现代商务区的要求，也开始应用于教育、建筑、设计等多个行业。美国Stratasys公司的桌面型ABS三维打印机就是专门针对办公室环境应用而设计的，无噪音，无有害气体。在各个设计领域，使用三维打印机能够轻松将电脑中的效果模型转变为实物，更直观的表达出设计师的设计理念，便于交流和演示，同时切身体会该设计模型的手感，这是仅仅依靠计算机中CAD三维图像展示所不能做到的。此外，我们可以将庞大的模型，分解成各个小型“零件”，成型之后再拼凑粘合，如房地产中的小区沙盘．　　但如果要将三维打印机像电脑一样应用到我们普通消费都的生活中，还存在一些具体的问题： 1、打印速度问题早期的三维打印机形成一套模具得花两三天的时间，随着打印技术的提高和成型材料的改进，一般都用每分钟打印多少层来计算其工作速度，像上面提到的Dimension和ZP310Plus，每分钟都可以达到两三层的速度，形成一套模具只需几个小时。但这种速度也只适用于为了提高工作效率和质量的相关企业，暂时无法被家庭用户所接受。 2、购买成本问题目前不同三维打印机的报价相差很大，但依旧徘徊在几万到几十万人民币，这个数字对家庭用户来说，不如去买套房子。相关研究人员表示：“随着技术的成熟和应用的扩展，三维打印机的价格有望跌到几百英镑。”换句话说，在不久的将来，我们可以花几千元人民币来买一台三维打印机，相比如今大行其道的照片级喷墨打印机来说，这个价格已经不是很高了，仿佛是可以接受的。 3、成型材料问题三维打印机的成型材料多是采用化学聚合物，在这里，我们不仅仅是担心它的后期使用成本问题。因为如果要让它融入我们的家庭生活，那么这种材料是否安全将是一个很重要的参考因素。比如我们想通过三维打印机制作一个个性化的杯子，但由于成型材料不可食用等不利因素，使这个杯子只可远观而不可亵玩焉，那就失去了它的意义。

回答3：