3D打印(3DP)即快速成型技术的一种,又称增材制造 ,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、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。
广义的3D打印又称增材制造技术或快速成型技术(RP),是一种以数字文件为基础,使用微米级粉末状金属、热塑性塑料或液体光敏树脂等可粘合材料,通过逐层打印成型的方式来构造立体物体的技术。1986年美国人CharelsW.Hull.Chareles设计出了一款能够自动制造零件的系统,人们称之为Stereolithography,这正是3D打印的雏形。此后各种成型方式被相继开发出来。与受迫成形(锻造成形)和去除成形(切削成形)相比,3D打印是基于材料离散/堆积原理和数据模型分层处理方法进行成型,首先将实物转变为计算机所能识别的数字三维立体信息模型,然后利用电脑软件对输入进来的数字三维立体模型进行分层切片处理,将三维立体数字模型分割成为若干具有一定厚度的近似平面模型,即把原来的立体三维数字模型变成一系列的薄层片,计算机控制相关软件以片层数字信息为依据指导打印机进行工作,通过层层叠加的方式制造样件。与传统制造技术相比,3D打印有许多突出的优点:由数据模型可直接得到样件,中间不需要进行额外的处理,样件制造周期短;可制作传统成型方法所不能制造的复杂结构样件;材料浪费少,基本无边角料,未使用的材料可以多次重复使用等。正是由于拥有众多独特的优点,3D打印在世界范围内发展迅速,成为各国的研究热点。
3D打印的应用
机械制造:3D打印技术可直接制造能应用于飞机上的零件、高强度自行车、步枪、赛车用零件等。
医疗行业:在医学领域,3D打印在医疗器材方面发挥独特优势,其中假牙,股骨头、膝盖等打印技术被广泛应用,技术也日臻成熟。
建筑行业:3D打印的建筑模型以其速度快,成本低廉,效率高等优点被建筑设计者们所接受,其打印的模型不仅完全合乎设计者的要求还能使设计者发现潜在的设计风险。
汽车制造行业:在国外3D打印技术已经开始为汽车公司制造前期试验用的自动变速箱上的实验壳体。汽车公司会将实验样品的变速箱置于不同条件下进行测试,从而得出设计的不足。在汽车试验阶段还有很多零件可以用3D打印技术制作。等测试合格后模型定型,制造模具,然后按照传统制造方法进行批量规范化生产。这样研发周期缩短,研发成本降低。