3D打印技术简介
3D打印原理
3D打印与激光成型技
术一样,采用了分层 加工、叠加成型来完 成3D实体打印。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。
科学家研制的人造血管
来自弗劳恩霍夫研究
所的科学家团队就利 用3D打印机和“多 光子聚合”技术,成 功研制出了人造血管。 制成的血管具有柔韧 而结实的结构,能够 与人体自生组织融合。 同时,由于它的外膜 上覆盖着改性生物分 子,因而并不会遭到 人体的排斥。
科学家正根据病人的细胞样本采用专用3D打印机制作 人体器官组织
3D芯片堆叠技术
尽管最近几年以TSV穿硅互联为代表的3D芯片技术 在各媒体上的出镜率极高,但许多人都怀疑这种技 术到底有没有可能付诸实用,而且这项技术的实际 发展速度 也相对缓慢,目前很大程度上仍停留在 “纸上谈兵”的阶段。不过,许多芯片制造商仍在 竭力推进基于TSV的3D芯片技术的发展并为其投入 研发资金,这些厂商 包括IBM,Intel,三星,东芝等 等,3D芯片技术的优势在于可以在不需要改变现有 产品制程的基础上增加产品的集成度,从而提高单 位芯片面积内的晶体 管数量。
3D打印技术的 发展
近年来,在大家面前出现了一
个很酷的新名词:3D打印。 3D打印虽与市民生活仍有很 远的距离,但通过3D打印技 术,可以成功地“打印”出无 人飞机、自行车、汽车等实物。 3d打印已经逐渐开始被部分企 业所使用。
3D打印技术的定义
3D打印技术(3D
printing),即快速成形技 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。过去其 常在模具制造、工业设计等领域被用于制造 模型,现正逐渐用于一些产品的直接制造。 特别是一些高价值应用(比如髋关节或牙齿, 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。
世界首个3D打印手枪试验成功
科迪· 威尔森 (Cody Wilson) 2013年5月5日,25 岁的德克萨斯大学法 律系学生科迪· 威尔 森首次完全使用3D 打印技术制造出一把 手枪。
2013年11月7日,美国得克萨斯州一家公司
宣布用金属粉末制造并测试了世界上第一支 3D打印金属枪。这款全球首支3D打印金属枪, 由总部位于得州奥斯汀的3D打印公司“固体 概念”(SolidConcepts)设计制造,依照的模 板是美军曾经的经典装备布郎宁1911式手枪, 由超过30个3D打印原件组装而成,包括不锈 钢和一些特殊合金材料,实际装配时间只需5 至7分钟。这支枪成功发射了50发子弹,射击 距离超过27米,和常规武器一样精准。
三维打印技术还有其他重要的优点。大多数
金属和塑料零件为了生产而设计,这就意味 着它们会非常笨重,并且含有与制造有关但 与其功能无关的剩余物。三维打印技术不是 这样的。在三维打印技术中,原材料只为生 产所需要的产品”,借用三维打印技术,他 的团队生产出的零件更加精细轻盈。当材料 没有了生产限制后,就能以最优化的方式来 实现其功能,因此,与机器制造出的零件相 比,打印出来的产品的重量要轻60%,并且 同样坚固。
世界上首例由3D打印技术制作的 人工下颌骨移植手术细节日前公 布。移植手术于去年6月在荷兰 进行,接受移植的病人是名患有 骨髓炎的83岁女性。术后她的恢 复状况良好,新的下颌骨并未影 响她的语言表达和进食能力。 这项新的人造骨骼3D打印技术由 比利时公司LayerWise和比利时 哈瑟尔特大学的科研人员共同开 发研制,而器官制作过程被称为 “叠加制作法(AM)”。 通过该方法,技术人员可根据移 植患者的具体需求来设计骨骼部
巴黎时装周展示3D打印服装
今年的巴黎时装周上,
科技与时尚擦出了火 花,多款3D打印机 制作的服饰吸引了很 多人的眼球。 设计师爱丽 丝· 范· 赫本(Iris van Herpen)的Voltage高 级女装就有多款由 3D打印机制造。
设计师爱丽丝· 范· 赫本的Voltage高级 女装就有多款由3D打印机制造
大学生3D打印出机器人照顾老人
2013年11月23日,西安电 子科技大学展出两千余件大 学生科技竞赛作品,很多创 意令人耳目一新。现场一台 机器人吸引了不少同学围观。 机器人的主要部件都是3D 打印,特别是仿生手,能像 人手一样实现各个手指单独 灵活运动。很多老人行动不 便,有了机器人助手,只要 对着摄像头做出手势,机器 人就能模仿动作去做家务。
3D金属打印机问世 可直接打印金工程师团队正在设计 和研发一款能够直接通过融 化液态金属直接进行打印的 金属3D打印机,并且造价不 超过1500美元(约合人民币 9140元)。此前,常见的3D 打印机都只是以塑料为原料 打印产品,而这个打印机却 可以直接通过金属打印打出 个锤子。由于这款机器的参 数是开源的,任何人都可以 去做出一个属于他们自己的 金属3D打印机。
3D 打印过程演示图
3D 打印过程演示图
3D打印技术的应用
3D打印技术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来就已经得到了极大的 增长,其价格也正逐年下降。 该技术珠宝,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。 3D打印技术出现在上世纪90年代中期,实际上是利用 光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工 作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“印材料”, 与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起 来,最终把计算机上的蓝图变成实物。这一技术如今在多个 领域得到应用,人们用它来制造服装、建筑模型、汽车、巧 克力甜品等。
3D技术优点
三维打印技术的魅力在于它不需要在工厂操作,桌面打印机 可以打印出小物品,而且,人们可以将其放在办公室一角、 商店甚至房子里;而自行车车架、汽车方向盘甚至飞机零件 等大物品,则需要更大的打印机和更大的放置空间。 3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具,就能 直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地 缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。 与传统技术相比,三维打印技术还拥有如下优势:通过摒弃 生产线而降低了成本;大幅减少了材料浪费;而且,它还可 以制造出传统生产技术无法制造出的外形,让人们可以更有 效地设计出飞机机翼或热交换器;另外,在具有良好设计概 念和设计过程的情况下,三维打印技术还可以简化生产制造 过程,快速有效又廉价地生产出单个物品。
3D打印前景
预计2050年实现3D打印机制造飞机 欧洲飞机制造公司Airbus的设计师透露3D打印飞 机打造计划,预计2050前达成。据Forbes报导,此 计划将使用机库般大小的3D打印机,制造飞机零件, Airbus的员工Bastian Schafer描述他的构想:此架 飞机80米长,曲面机身由透明材质制成,乘客就感 觉彷佛翱翔在云端中。 恩里科· 迪尼称,他已经在和建筑大师诺曼· 福斯特、 阿尔塔空间公司等进行讨论,希望能设计出一种可 以使用月球尘土的打印机,届时在月球上就可以使 用这种打印机快速的建造出人类的月球基地。
牙科3D
一家在全球光敏树脂固 化成型3D打印技术上, 具有领先位置的公司— —德国envision TEC, 推出了其专门面向牙科 的3D打印机——3D Dent。
日本3D打印脸部模型 让父母提前与 宝宝“见面”
不少准妈妈急切地想 看看腹中宝宝长什么 样子,日本妈妈如今 能选择用超声影像打 印宝宝的脸部立体模 型。
2.5D与3D芯片堆叠技术
2.5D芯片堆叠结构
理论上说,3D芯片堆叠技术 的实现可分两步走,第一阶 段是先采用借助硅中间互连 层的2.5D技术,这种技术 中虽然也有使用TSV技术, 但如上图所示,功能芯片 (chip1/2)中并没有制出TSV 结构,而是把TSV结构设置 在专门的衬底中,功能芯片 通过microbump与中间互连 层(interposer)连接,再通 过一层TSV衬底连接到3D 芯片封装用衬底上;
澳大利亚两位设计师打印出3D机器人
皮尤(Jethro Pugh)和尼克 尔斯基(Sam Nikolsky)两名 来自澳大利亚墨尔本的工业 设计师成功地为机器手赋予 了“生命”,让其可以灵活 地活动。几乎每一块部件都 是两人在一个大篷车内制作 出来的,耗时数周,最终组 合成型。作为他们的3D打 印产品的一部分,机械手将 参加他们在全澳的巡回展示。
北京航空航天大学首创3D打印制造飞 机大型钛合金风挡(图)
中国C-919大型客机风挡在 高速飞行时要承受巨大动压, 其窗框由钛合金制成。北京 航空航天大学王华明教授及 其带领的科研团队在大型钛 合金结构件激光直接制造技 术领域取得令人瞩目的成绩, 并且在中国航空航天装备应 用中取得了重要突破。据了 解,中国成为迄今国际上唯 一实现激光成形钛合金大型 主承力关键构件在飞机上实 际应用的国家。
服装的3D时代
如果说2006年秋冬时装周 上,已故时装大师 Alexander McQueen用3D 激光成像技术在舞台上虚拟 出一个活脱脱的Kate Moss, 是开启3D时尚之门的里程 碑,那么在2010年2月23日, 平日里以守旧著称不爱赶时 髦的Burberry,开创先河般 地将2010年秋冬季时装发 布会进行了全球同步的3D 串流直播,就是更上一层楼 了。
世界第一台3D照片打印机
中国第一台生物打印机
世界上第一辆用3D打印机制造的汽车 urbee