3d打印机以数字模型文件为基础，通过利用粉末状的塑料及金属等可粘合材料，采取逐层打印的方式来构造物体。下面是小编为大家精心推荐的3d打印机科技论文，希望能够对您有所帮助。
3d打印机及其工作原理
【摘 要】3d打印机以数字模型文件为基础，通过利用粉末状的塑料及金属等可粘合材料，采取逐层打印的方式来构造物体。3d打印机依托多种尖端技术，提供了广阔的打印空间。本文对3d打印机的工作原理进行简单分析，探讨3d打印机的发展。
【关键词】3d打印;打印技术;工作原理;3d打印机;发展
引言
3d打印机是意大利发明家恩里科.迪尼发明的新型打印机。恩里科.迪恩用3d打印机打印了一栋完美的建筑。不仅如此，3d打印机甚至可以在航天器中为宇航员提供需要的任何形状物品。3d打印机属于快速成形技术的一种，是科技发展及技术进步的重要表现形式。
1 3d打印技术概述
3d打印技术是通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造。作为一种综合性应用技术，3d打印技术综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。3d打印机是3d打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3d打印技术体系的重要组成部分。 目前，3d打印技术主要应用于产品原型、模具制造，以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些领域传统依赖的精细加工工艺。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，在生物工程与医学、建筑、服装等领域，3d打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间。
2 3d打印机及其工作原理
2.1 3d打印机的工作原理
3d打印机的工作原理其实很简单，通俗地说，首先在电脑上设计一个完整的三维立体模型(也成为计算机辅助性设计)，然后把胶体或粉末等“打印材料”装入打印机，再将打印机与电脑相连接，就可以通过电脑控制把“打印材料”和三维立体模型一层层地叠加，最终把计算机上的蓝图变成实物。这种通过连续的物理层创建出三维对象的3d打印技术是叠加式制造工序的一种形式，与传统的叠加式制造工序相比，其具有速度快、价格便宜等优点。在windows网络或工作站上运行的打印设备软件可以读取大部分的3d文件格式计算机辅助设计绘图数据。这种软件的作用就是将数据传输至3d打印设备，从而控制印刷头的移动与材料输出。在3d打印设备工作时，塑性模型材料细丝与可溶性支撑材料将被加热至半液体状态，然后通过挤压头输出，精确地沉积成极其细微的分层。分层的厚度范围在0.005英寸至0.013英寸(即0.127毫米至0.33毫米)，具体数值取决于打印设备性能。
印刷头只沿水平方向或垂直方向移动，模型与支撑材料将自低而上地构造，压盘根据实际情况上下移动。在构造模型时，有了支撑材料(图中褐色部分物件)的承托，模型的悬挂部分能够顺利完成材料沉积，此外，支撑材料还有助于构造结构复杂的模型，如嵌套结构，以及具有移动部件的多重组件。打印工作完成后，可以将模型置于水中，支撑材料将会自行溶解，如果需要，还可以为模型涂上颜料，或者进行其它处理。每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。
2.2 3d打印机可以打印的物品。
3d打印机能够打印自行车、汽车、电控飞行器，手枪、卫星零部件……。美国3d打印服务提供商已经“打印”了75万种产品，使用的材料包括塑料、不锈钢、银、陶瓷和玻璃等，数量之多令人惊叹。如今，3d打印技术正计划被用于各种武器装备，如水面舰艇、潜艇和战机的设计制造。据报道，美军已经开始测试3d打印技术，建立起移动远征实验室，实际上是一个数字加工工作室。该实验室是一个20英尺的标准集装箱，其中装备了3d打印机、计算机辅助铣削机、激光切割器、等离子切割器和水刀等。此外，该实验室还包含发电机、空调系统及卫星通讯设备。elm实验室造价280万美元，这其中不包含设计和运行人员的工资。
(1)世界首款3d军用打印机。3d军用打印机又称“三维打印机”，是由计算机辅助设计数据，通过成型设备以材料累加的方式，制成实物模型的制造技术。它通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术，使特定金属粉或记忆材料熔化，并按照电子模型图的指示一层层叠加起来，最终制造出实物。
(2)世界首款3d打印军用汽车。世界首款3d打印军用汽车，4500公里油耗38升。这款汽车拥有3个车轮，动力7马力，并且采用的是后轮驱动的方式，预计将会在2015年正式上路。
(3)世界首款3d打印军用手枪。近日，一家美国公司利用3d打印技术，成功造出ar-15半自动步枪的弹匣及其他部件。不久后，这家公司又在互联网上公布，首款名为“解放者”的3d打印手枪试射成功。据报道，这款3d金属手枪，已经成功发射了50发子弹，且多次击中30公尺外的靶心。
(4)世界首款3d打印直升机起落架。目前，世界强国都希望用3d打印技术来制造直升机的起落架。他们针对电动车的开发，带来新的电池技术，可减少电池尺寸，延长电池寿命;他们研发分散式供暖技术，预计三年后实验成功……3d打印越来越牛，它已经可以打印出直升机上用的钛合金零部件
(5)3d打印衣服。在3d打印时代，人人都是设计师。3d打印的好处在于只要能画出图，就能成真，这种技术也逐渐成为当今潮流思维的重要环节，对时尚服装起到了一定的推动作用。在世界各地的时装周上，就曾展示出多款3d打印制作的服装，这种节约成本和时间的设计生产方式，值得服装设计界广泛关注和思考。
2.3 3d打印技术所依托的关键技术
3d打印技术需要依托多个学科领域的尖端技术，主要包括以下方面：信息技术，即要有先进的设计软件及数字化工具，辅助设计人员制作出产品的三维数字模型，并根据模型自动分析出打印的工序，自动控制打印器材的走向;精密机械，即3d打印技术以“每层的叠加”为加工方式，产品的生产要求高精度，必须对打印设备的精准程度、稳定性有较高的要求;材料科学，即用于3d打印的原材料较为特殊，必须能够液化、粉末化、丝化，在打印完成后又能重新结合起来，并具有合格的物理、化学性质。
3 3d打印机未来的发展趋势
随着3d打印技术的不断突破，新材料的日益改善，3d打印的速度、尺寸在不断提高，其技术在不断优化，应用领域在不断扩展，特别是图形艺术领域的潜力，三维的概念模型能更好地传达制作者的想法或解决方案，一张图可以胜过几百甚至上千个文字的描述。专业人士坚信个性化或定制化的3d打印可以将一个所想象的三维模型即时摆在眼前，能够快速改进产品，增长幅度将超过想象，将会改变社会各种应用的未来。
3d打印技术将淘汰传统生产线，缩短制作周期，大大减少生产废料，所需原材料用量将减少到原来的几分之一。3d打印不仅节约成本，提高制作精度，也将弥补传统制造的不足，并将在民用市场迅速崛起，从而开启制造业的新纪元，为印刷工业带来新的机遇。
4 结束语
3d打印机的应用，缩短产品制作周期，同时也能够提高产品材料利用率。随着3d打印技术越来越成熟，在不久的未来，3d打印将对人类的生活造成冲击，为人类发展增添新的技术支持。
参考文献：
[1]刘欣灵.3d打印机及其工作原理[j].网络与信息，2012(2).
[2]徐秉君.3d打印机――打造未来世界[j].科技创新与品牌，2013(8).
3d打印机的运用与发展
[摘 要]随着科技的发展，在当前社会中，很多全新的资源及技术都得到了越来越广泛的应用。其中，3d打印技术是一项较为新兴的快速成型技术。3d打印技术也叫做增材制造技术，具有较高的先进性。因此，在社会各个领域中，3d打印机的运用和发展，都取得了十分良好的效果，极大的提高了各个领域中的工作效率，对社会经济的发展水平也有着重要的促进作用。
[关键词]3d打印机 运用 发展
中图分类号：ts85 文献标识码：a 文章编号：1009-914x(2016)05-0361-01
前言：在3d领域当中，3d打印机是一种实现快速成型技术的机器，基于数组模型文件，可将粉末状的塑料、金属等可黏合材料，利用逐层打印的方式，对物体模型进行构造。与传统打印机相比，3d打印机最大的不同之处就是打印材料的不同，3d打印机当中采用的，都是待制品的原材料。作为一种累计制造技术，3d打印可以在很多不同的领域当中进行应用，并且都能够取得较为良好的应用效果。
一、3d打印机的原理
3d打印机也叫做三维打印机。在实际应用中3d打印机能够根据实际需求，利用3d辅助设计软件打印制造出三维立体的实际物体。3d打印机可以使用塑料、金属、蜡、橡胶等多种不同的原料，并且利用这些原料直接打印出三维立体模型，同时也能够根据人们的要求，打印出各种不同形状的物体。与传统的去除材料加工技术不同的是，3d打印机能够连续的创建物理层，因而属于添加剂制造技术的范畴。而相比于其它的添加剂制造技术，3d打印机的运行速度更快、易用性更好、成本更低。在实际应用中，首先利用计算机建模软件对相应的三维模型进行构建[1]。在第一构建体中，根据具体要求和一定的规律，离散有序序列单位，在z方向上离散到一定的厚度，从而将原有的三维cad模型转变为若干层片。在每个层片中，将相应的处理参数输入，并且通过系统轮廓信息，生成相应的数控代码。将打印出的各个片层进行连接，从而形成了3d模型。
二、3d打印机的运用
在3d打印机当中，应用了激光技术、融容沉积技术、cad技术、材料科学技术、光化学技术等多种先进技术，在建筑设计、医疗用品设计、工业设计、产品设计等方面都有着十分广泛的应用。利用3d打印机能够快速的得到立体实物模型，从而为cad设计模型的修订和优化提供便利。目前，在医疗、航天、机械制造、建筑、工业等诸多领域当中，3d打印机都得到了良好的应用，甚至在一些工艺品制造、精密器械设计等方面，3d打印机也发挥出了十分良好的应用效果。
具体来说，3d打印机能够直接打印出金属铸件的模型、图案、插件。在医疗方面，利用患者自身的细胞，3d生物打印机能够利用一层层的生物构造块，对真正的活体组织进行制造，打印出软骨组织、骨骼、皮肤等。在曲面异型建筑当中，利用3d打印机，能够迅速的制作出很多精密构件的准确模型，从而极大的提高了建筑模型制作水平。只要提供充足的参数，3d打印机还能够制造出一栋完整的建筑物[2]。对于地理空间方面的gis数据，可以利用3d打印机进行转换，从而形成城市沙盘或景观模型。此外，3d打印机能够有效的融合抽象概念与现实世界，将很多想象中的物体转变为真实存在的立体模型。利用三维数据、三维动画、电子游戏等方面的设计要求，能够将想象中的形象和物体打印出来，使之转变为真实存在的物体。
三、3d打印机的发展
在日常生活中，3d打印机具有十分良好的发展前景。其中，医疗领域是一个十分重要的领域。利用3d生物打印机，能够针对不同人体打印出各种器官，例如肌肉、皮肤等简单的活体组织器官。而在未来的发展中，更加复杂的身体器官，诸如心脏、肝脏、肾脏等，也很有可能通过3d打印机实现[3]。利用3d打印机还能够打印出各种精细的工件，例如，我们公司―广州市想现电子科技有限公司(3dgreat)制造出一系列的fdm，dlp等各种工业级的3d打印机，人们只要把三维立体图形数据经过切片软件读取后连接到打印机中，就能够打印出任何自己想要的形状。在教育教学当中，3d打印机也正在发挥着越来越大的作用。教师在教学当中，利用3d打印技术的演示教学，能够极大的提升和开发学生的创造力。同时，在历史、科学等课程教学当中，可以利用3d打印机制作一些文物、化石等模型向学生进行展示。在生物、医学等专业教学中，还可以利用3d打印机打印出分子、蛋白质等模型，可从而让学生更加直观的学习和掌握知识。
科技领域是3d打印机未来发展中的一个主要方向。例如，在2014年，国际制造技术展览会上曾经展出了一辆3d打印汽车，该车的整个车身、机器、零部件等都是利用3d打印机实现的，并且能够正常的驾驶和运行。利用一种新型的3d打印机，目前已经能够打印出飞机引擎等先进的设备，该技术对于飞机制造成本的降低，以及飞机运行燃油的节省都有着很大的意义[4]。利用3d打印机，还能够打印出飞机上很多精密的零件。而在打印过程中，可以采用很多性能材质良好的轻金属，因而使打印出的零件能够直接应用在飞机制造当中。在动漫艺术领域，3d打印机的发展前景也十分广阔，例如，在迪斯尼大型动画电影《超能陆战队》当中，就大量的应用了3d扫描、3d打印等技术。而在《通灵男孩诺曼》当中，对于角色任务的面部表情，也是通过3d打印技术实现的。
结论：3d打印技术作为当前社会中一种新兴的技术，具有很多方面的优势和特点。在很多不同的领域当中，3d打印机都能够进行良好的应用，并且在众多实践当中都取得了较为理想的效果。通过3d打印机，能够实现很多传统工艺无法实现的技术。因此，在未来的发展中，3d打印机在生活、艺术、医疗、科技等领域当中，都具有十分广阔的发展前景。
参考文献
[1] 郭振华，王清君，郭应焕.3d打印技术与社会制造[j].宝鸡文理学院学报(自然科学版)，2013，04：64-70.
[2] 彭波，郑海忠，李淑贤，梁龙，韩宇，詹福南.浅析3d打印机常见问题[j]. 黑龙江科技信息，2015，16：153-154.
[3] 朱艳华，王少伟，肖薇.3d 打印机领域中国专利申请状况分析[j].中国发明与专利，2013，06：17-20.
[4] 刘翠，胡小强，蒋逸皇.3d打印技术及其在职业教育领域中的应用[j]. 电子制作，2014，06：90-91.
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