3d打印材料
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3d打印材料范文第1篇
“中国制造2025”使3d打印技术成为产业发展的前沿，极受大众欢迎和关注。3D打印技术最突出的优点是无需传统加工机床或加工模具，据CAD图形可直接制作形状非常复杂的工件，通常只需切削法30%～50%的工时和20%～35%的成本，极大地缩短了产品的研制周期，提高了生产率，并降低了生产成本，被誉为制造业的一场革命并获得了广泛应用。
但是，3D打印技术至今未实现产业化，也没走进广大老百姓的日常生活，原因很简单，首先是3D打印机本身的机器价格很高，其次是3D打印机打印所需的原材料的价格也很高，而且，精密度越高、速度越快对材料的要求就越高。因此，3D打印迟迟难以市场化。
1 基于PDM的桌面级3D打印技术
经过近20年的努力，实现3D打印技术工艺的关键设备已有5种商品化的定型产品，分别是SLA（光固化/立体光刻）、SLS（选择性激光烧结）、LOM（分层实体制造）、3DP（三维印刷）和PDM（熔融沉积成形）。
国内3D打印机在工艺上采用最多的是制造和材料成本最低的FDM熔融沉积成形技术，该技术以一种丝材作为成形材料的快速成形工艺，丝材通过送丝机构送至喷头，在喷头内受热熔融并挤出，喷头根据层片形状进行扫描填充，挤出的材料固化在底板或者上一层层片上，如此反复直至所有层片加工完毕。
1991年，Stratasys成功研发出基于FDM技术的3D打印设备，该打印机体积小巧，结构紧凑，安装简单，易于操作，便利可靠，可以放在办公桌面上打印立体实物，所以又称桌面打印机。基于FDM的桌面级打印机分为开放式和密闭式两种。
2 打印材料
基于PDM的3D打印技术工艺无需激光器，维护方便，特有空隙结构，节约材料与成形时间，运行成本低，材料利用率高，无污染。目前基于FDM的桌面级3D打印机的耗材以塑料丝材为主，熔点较低，韧性较高，如蜡、ABS、PC、尼龙、PC、PC/ABS、PPSF等，在这些塑料丝材中，以ABS丝材和PLA丝材最为常见。
ABS是目前产量最大，应用最早的FDM桌面打印机的塑料打印丝材。它是Acrylonitrile Butadine Styrene（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）的缩写，具有优良的综合性能，冲击强度极好，有优良的耐磨性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性、电气性能和染色性，易于成型加工和机械加工，制品尺寸稳定，可进行表面印刷、涂层和镀层处理，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域。
PLA是一种新型的生物降解材料。它是Poly Lactic Acid（生物降解塑料聚乳酸）的缩写，以玉米为原料，通过生产最终转化为聚乳酸，属可再生资源。它具有最良好的抗拉强度及延展度，也拥有良好的光泽性和透明度，相容性和可降解性也很好，适用于熔化挤出成型、射出成型、吹膜成型、发泡成型及真空成型等各种普通加工方式生产，打印出来的模型硬度好，色彩鲜艳，富有光泽。
这两种材料在打印时各有优缺点，主要表现在以下几个方面。
（1）温度。
ABS丝材在打印温度、加热板温度、玻璃转化温度和耐热温度上都比PLA丝材高，其具体数值见表1。
（2）打印性能。
虽然，ABS丝材容易打印，但打印时必须要用加热板，且不能在室温太低、通风太大的房间以及室外打印，打印物体的高度也不能太高，因为ABS材料冷却速度快，容易收缩，会导致打印制品在加热板上翘边、局部脱落、悬空，甚至整层剥离，因此，为避免造成问题，最好使用密闭式桌面打印机。
PLA丝材与ABS丝材几乎完全相反，60℃以下不使用加热板，60℃及以上时才使用加热板。它收缩率小，使用加热板时，即使是在开放式打印机和公共场所打印，也不必担心打印制品会从加热板上悬空、歪斜或破损；不使用加热板时，打印大型零件也不会翘边。但是PLA丝材熔化后容易附着和延展，经常会堵塞送丝机构加热部件的喷嘴，尤其是全金属制的加热部件喷嘴，不过这个问题，在安装轴承时滴一滴油就能解决。
（3）强度。
ABS材料的冲击强度相当高，主要是因为FDM熔融沉积成形技术是一层一层打印的，只要以适当的温度打印，就能让层层ABS丝材牢牢黏住。但ABS材料也具有柔软性，即使承受压力也只会弯曲，不会折断，且ABS材料弹性十足，要是掉落在地上，多半会弹起几个来回。虽然用PLA材料打印时，每一层丝材也都会黏得相当牢固，但是它却比ABS稍逊一筹，要是掉落地上或撞到东西时，多半会产生缺口或破损，而不会弹回来，且薄的地方容易在弯曲前折断。
（4）气味。
ABS材料最大的缺点是打印时会产生强烈刺鼻的气味。但PLA气味香甜，打印时气味就像棉花糖一样，气味微弱，但香气宜人。
（5）适用场景。
ABS材料适合做成穿戴用品，如手镯、戒指等，也适合制作可能会掉落、使用于高温环境下、或是以粗鲁的方式使用的物品，特别是薄壁物品，如刀柄、车用手机架、手机保护壳、玩具等。图1所示为ABS丝材打印的薄壁模型。
PLA材料可以广泛地用来制造各种应用产品，如盒子、礼物、模型和原型的零件等，它既能回收，也会腐朽消失，还具有耐水性。图2所示为PLA丝材打印的艺术花瓶。
（6）不适用场景。
ABS材料不适合在通风不良的房间使用，因没有加热板就无法打印，所以也不适宜在在没有挡风和抗温装备的状态下打印大型物体。PLA不适合放进60℃以上的东西里，因温度太高会让材料变形。此外，这种材料质地脆弱，不能用来制造工具的把手或会多次掉落的零件。再者，PLA只要稍微弯曲就会折断，不适合做成薄的东西。可见，ABS和PLA但是ABS是非晶体，PLA是晶体，对比观察，加热到195度，PLA可以顺畅挤出，ABS不可以；加热到220度，ABS可以顺畅挤出，PLA会出现鼓起的气泡，甚至被碳化，碳化会堵住喷嘴，非常危险。
3d打印材料范文第2篇
关键词：3D打印机；复杂性零件；成型原理；打印流程
0引言
3D打印机的加工方式以低速静态为主，随着现代制造技术的发展，对加工材料提出了更高的精度和速度要求。随着科学技术的发展，制造业生产领域技术不断提高，生产产品的竞争越来越激烈，如果能缩短产品的开发周期，加速产品的设计速度，将成为制造业这一行业的一大优势。在生产产品的设计与研发中主要应用计算机辅助技术，如CAD（计算机輔助设计）、CAM（计算机辅助制造）、（CAE）计算机辅助工程、并行工程（ConCurrentEngineering）等，随着这些技术的应用，使得生产产品开发周期大量的缩短。然而，由于在计算机辅助技术设计和加工产品时，加工设备自身的局限性，零件设计与产品加工有很强的关联性，有时因工艺、材料、设备等因素影响零件的功能。
3D打印机的应用，使得这些问题得到了一定程度的改善，其特点在于独特的增加材料加工技术降低了零件的加工难度，而且便于去除支撑材料，解决了许多传统加工方法无法解决的问题。
3D打印机的发展不仅成为未来世界新的创造性科技，更是掀起了世界性制造业革命的热潮，不仅改变了多年来制造业的生产方式，也进入到我们的日常生活。3D打印机作为一种高科技设备，综合应用了CAD技术、CAM技术、激光学、光化学及材料科学等诸多方面的科学与技术。它使得产品设计、工业设计、建筑设计及医疗用品设计等领域的研发者，能够快捷方便地获得三维实物模型，方便后期的设计。所以材料在3D打印中占关键作用。
1高分子材料背景
3D打印技术是快速成型技术的一种。它是一种以数字模型文件为基础，运用高分子材料或金属粉末材料的可粘合特点，通过逐层打印的加工方式来制造产品。日常中常用的3D打印材料有三大类：无机非金属材料、金属材料和高分子材料。其中用量最大、应用范围最广、成型方式最多的材料为高分子材料。其中主要包括以下几种：
1）光敏树脂
2）高分子丝材
3）高分子粉末
目前光敏树脂则是SLA（光固化立体成型技术）的主要打印材料。
2SLA成型原理
光敏树脂是UV（UltravioletRays）树脂，由聚合物单体与预聚体组成，其中加有光（紫外光）引发剂（或称为光敏剂）。在一定波长的紫外光（l00-400nm，介于X射线与可见光之间的电磁波）照射下能立刻引起聚合反应完成固化。光敏树脂一般为液态，可用于制作高强度、耐高温、防水材料。如图1所示。
我们现在常用的3D打印光敏树脂材料大多为环氧树脂。
目前，研究光敏材料机构主要有美国3DSystems公司和以色列Ohject公司。常见的光敏树脂有UVPlus材料、UV-Pure树脂和环氧树脂。
UVPlus树脂材料为白色，塑性、韧性都非常好，基本可达到加工的尼龙材料所要求的性能，而且表面粗糙度和精度较好。制造的部件拥有良好的塑性和韧性，同时保持了光固化立体造型材料做工精致、尺寸精确和外观漂亮的优点，主要应用于汽车、家电、电子消费品等领域。
UV-Pure材料看上去更像是真实透明的塑料，具有优秀的防水和尺寸稳定性，能提供包括ABS和PBT在内的多种类似T程塑料的特性，这些特性使它很适合用在汽车、医疗以及电子类产品领域。
光固化（Stereolithography，简写SLA）该技术利用液态光敏树脂为基础材料，液态树脂在一定的光源照射下产生凝固，生产产品精度和表面粗糙度是目前所有3D打印技术中精度最高的；其工作原理是利用一定波长与强烈的紫外激光（355纳米）透过透镜、偏振镜聚焦到指定的固化位置，凝固顺序由点到线，再由线到面，形成一个平面的产品，再由升降台在Z垂直方向上下移动形成一层一层面的高度，最后固化到另外一个层面，层层叠加，加工为一个三维实体。
多喷头打印所实现的高分辨边角锐化分明，实现多材料复合打印。
3主要设备
打印设备主要参数如表1：
激光系统LASERSYSTEM
激光类型：二极管泵浦同体激光器Nd：YV04
波长：354.7mn
最低功率：300mW
重涂系统RECOATINSYSTEM
涂铺方式：智能定位真空吸附涂层
正常层厚：O.1mm
快速制作层厚：0.1～0.15mm
精密制作层厚：0.05—O.lmm
光学扫描系统OPTICAL&SCANNINC
光斑（直径@I/e2）：0.10—0.16mm
扫捕振镜：SCANLAB
零件扫描速度：推荐6.Om/s
零件跳跨速度：推荐lO.Om/s
参考制作重量：30—lOOg/h
4实际应用范例
透明的石英玻璃部件，原料：可光固化二氧化硅纳米复合材料，工艺：SLA，性能：打印出的熔融石英玻璃是无孔的，并且具有几纳米粗糙度的光滑表面，在宏观和微观尺度都高度透明，耐高温，耐化学腐蚀。并且通过在里面掺杂金属盐，还可以产生有色玻璃。实验操作图a，与阿米替林纳米粉末}昆合的紫外线固化单体在立体光刻系统中构成。所得到的聚合复合材料通过热脱脂和烧结（比例尺，7mm）变成熔融石英玻璃.b，c。印刷和烧结玻璃结构的实例：卡尔斯鲁厄理丁学院（h；比例尺，Smm）和椒盐卷饼（c；比例尺，Smm）。d，证明印刷石英玻璃（比例尺，1厘米）的高耐热性。火焰的温度约为800℃，实体图形如图5。
最小层厚16μm，保证精度lOO%REALWAX材料，铸造无残留，每年生产透明的牙齿矫正器-1700万，已有世界知名品牌
5结束语
3d打印材料范文第3篇
关键词：3D打印耗材；质量；问题
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.249
0 引言
3D打印又称被称为增材制造，属于快速成型技术，选用可粘合材料，主要有粉末状金属、聚合物、陶瓷、塑料，以数字模型文件为基础，逐层堆叠累积来生产产品。当前条件下，制约3D打印技术发展的两个主要因素是打印耗材和打印设备，而相比于打印设备的研究和开发，打印耗材的研发更是难上加难，成为目前制约3D打印发展的至关因素。普通打印机的耗材主要是纸张和墨水，3D打印机使用的材料是胶水与粉末，且不能直接拿来采用，一定要先经过必要处理，同时对材料的固化反应速度等等也有较高要求。本文笔者介绍了用于3D打印的几类主要耗材，分析了当前3D打印耗材发展所面临的问题及研究进展，并提出了相关对策。
1 3D打印耗材
1.1 金属材料
金属材料力学强且导电性良好，目前利用其制造的3D打印产品已被广泛应用，在3D打印市场中占据很大一部分。所使用的金属材料必须符合粒径分布窄、含氧量低、纯净度高等特殊条件，通常是粉末状。钛合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金等金属粉末材料是目前使用比较多的3D金属打印材料[1]。钛合金的优势在于低密度、高强度、耐高温且耐腐蚀，主要应用于汽车、火箭、导弹和航空航天等领域，且发展前景可观；钴和铬是钴铬合金的主要成分，优势在于抗腐蚀性能和机械性能良好，用其制作的零部件耐高温、强度高，一般用于制造一些精密的仪器；不锈钢材料耐腐蚀性强，且价格低廉，主要用于制作一些尺寸较大的3D打印产品；质轻、强度高是镁铝合金强于其他材料的优势，在一定程度上满足了制造业的强量化需求。
1.2 复合材料
美国硅谷Arevo实验室于2014年推出一项全新的3D打印技术，通过该技术顺利打印出了碳纤维增强尼龙基体（比PEEK更低端的聚合物树脂）的复合材料。传统打印模式是通过注塑或挤出方法来定型，与之相比，3D打印更加灵活、精准，在精确控制碳纤维取向的同时，还能优化机械、电和热性能，生产的复合材料零件任何一层都可实现其所需的纤维取向。航空航天、国防和医疗所使用的零件产品大部分都是利用复合材料来生产的，未来通过不断的探索和研究，有望开发出更轻、更强、更持久的组件。
1.3 陶瓷材料
陶瓷材料的优势在于硬度高、密度低、耐腐蚀且耐高温，较多的应用于汽车、生物等行业领域。3D打印的陶瓷制品耐热性能极好，可高达600℃，且不透水、无毒，并能废物回收利用，可作为炊具、餐具、花瓶、瓷砖等家具装饰的首选材料。但陶瓷材料存在强度不高的不足，加工成形比较困难，尤其是构造相对比较复杂的陶瓷件必须利用磨具来成形，而模具加工费用较高且开发耗时较长，很难满足产品的需求。据有关报道，西英格兰大学研发人员成功开发了一种改进型的陶瓷3D打印技术，在CAD数据的基础上，可直接进行打印、烧制、上釉和装饰，在节省时间和成本的同时，解决了原陶瓷产品原型无法过火和测试釉质的困难[2]。
1.4 聚合物
ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）和PLA（聚乳酸）是聚合物中应用较多的两类塑料。ABS是3D打印最常用的热塑性塑料，强度高、机械加工性和柔韧性较佳、抗高温。ABS材料颜色和种类比较多样，而PC材料单一，只有白色，但其强度又明显优于ABS材料。PC-ABS材料综合性就比较强，具备ABS韧性的同时，又有PC的高强度及耐热性，可首选为工程塑料 [3]。但是PLA耐温性差，温度不得高于50℃，一旦温度大于50℃，材料就会变形，这一不足导致其不能在3D打印领域大量应用。PSU类材料在所有的热塑性材料中强度最高，耐热性和抗腐蚀性最佳，主要用来制造最终零部件，广泛应用于交通运输工具、航空航天等领域。
2 我公司对打印耗材的改进处理
目前市场上的3D打印耗材种类较少且性能不是特别稳定，我们公司对3D打印耗材做必要的物理改性处理，开发一套性能稳定，种类齐全的3D打印耗材。
（1）通过改善材料的结晶速率，提高冷却速度来实现打印过程中的快速成型；通过对材料进行改性研究来改善打印制品的翘曲变形问题及打印流畅性问题。
（2）通过物理共混改性方法，添加某种功能性物质及其辅助材料，使产品达到上述所列的功能性要求。
（3）通过制定全球通用的打印材料的规格、功能、颜色及性能指标等来确定统一的标准。
（4）通过使用资源可再生材料或生物材料，环保无毒助剂等方式实现环保要求。
3 3D打印技术目前的缺陷
目前，塑料仍是桌面级3D打印的主要材料，3D打印导致的层间粘结会引发打印模型产生各向异性的力学缺陷。对于3D打印技术目前的缺陷，Z―Corporation等3D打印公司致力于研究优化现有打印耗材的属性，目的在于提高产品性能；在研究现有材料的同时，努力开发全新的、性能更高的打印材料。很多高校也陆续开展了相关课题，研究不同材料组合，致力于弥补缺陷，开发出高性能结构的新型材料。
4 多样式的材料打印技术
目前，有很多的桌面级3D打印机还只能应用于打印单一材料模型。现在很多的3D打印机都有双喷头或者三喷头，但是在实际应用中，多喷头的打印机还在不断的试验探索中，Bayless等人开发的线轴挤出机，可在塑料上打印金属丝，将来可实现打印电路板；Braanker等人设计的颗粒挤出机，可加工出多种材料的颗粒。未来，多喷头打印中途频繁转换3D打印喷头出现的线材挤出不流畅的问题会成为以后研究的重中之重。
参考文献：
[1]唐通鸣，陆燕，李志扬，倪，聂富强.新型3D打印材料ABS的制备及性能研究[J].现代化工，2015（07）.
3d打印材料范文第4篇
【关键词】碳纤维 FDM 3D打印
碳纤维作为国家发展的战略性材料，被称为“新材料之王”，作为一种物理性能优异，能够耐受高温而不失强度，对一般的酸、碱有良好的耐腐蚀作用的材料，广泛应用于航空、航天、国防军工、体育器材等多领域。但传统碳纤维产品的制造方式相当复杂，首先要把碳纤维织成碳纤维布，以此作为制造物品的原料。然后再在模具表面涂胶，层层附上碳纤维布，进行压制、烘烤，才能成型。
本文针对现有非金属材料3D打印在工业领域应用的不足，以3D打印技术和碳纤维复合材料为结合点，充分发挥二者在材料性能和成型方式的优势，为3D打印的产品从简单的展示性应用过渡到复杂的功能性应用提供新的方法具有重要应用价值。
1 3D打印技术选用
FDM是目前技术比较成熟的3D打印类型，具有打印设备成本低、打印设备和材料成本低、打印过程少污染等有点，故选用FDM3D打印技术进行碳纤维成型打印系统的研究。
2 产品技术
根据材料特性，整合三维模型切片处理系统、3D打印控制系统、传感检测系统等，研发工业级高效高精3D打印系统。采用3D打印方式代替传统碳纤维长丝成型制造中编织、涂胶、铺布、压制、 成型等系列繁杂、低效的工艺流程。
2.1 硬件产品
2.1.1 碳纤维短纤材料制备装置
用于碳纤维短纤材料与其他材料（PLA、ABS、环氧树脂）的混合与制备，生产适合3D打印的碳纤维复合材料，并方便对材料性能进行测试。为研发碳纤维长纤复合材料的制定奠定基础。如图1所示。
2.1.2 碳纤维短纤3D打印机
打印机采用金属框架结构及改进的喷头，用来打印碳纤维短纤材料。机器安全文档，打印精度高。具有以太网、Wi-Fi、触摸屏等多种控制方式及摄像头功能，能够远程监控。既利于3D打印网络集群管理，又适合离线单机操作。为碳纤维长纤3D打印智能装备提供基础。
2.1.3 桌面型打印机
打印机整体机器结构简洁紧凑，桌面面积占用小节省空间，打印机的紧固件由自身打印件组成，可实现机器部分自我复制。运动机构原理一目了然，具有易拆卸及组装的特点，方便操作和学习，且价格低廉。
2.1.4 特色型打印机
巧克力3D打印机为多喷头多材料的碳纤S3D打印装备提供了基础。通过摄像头以及多传感器对打印机状态进行实时监测，增加了优化的三维模型处理功能，为碳纤维3D打印路径规划的研究提供了基础。同时，设备特色鲜明，利于走进生活。如图2所示。
2.1.5 三维扫描仪
三维扫描仪的研发为智能3D打印装备而定在线监测提供基础。扫描仪由2个激光头和一个摄像头组成，具有结构简单，扫描速度快，成本低，使用方便等特点。采用自主研发的三维点云采集软件导出ply格式文件，可与当今最主流的点云处理软件Geomagic、MeshLAB等软件兼容，方便用户根据自己的需求处理点云模型。
2.2 软件产品
2.2.1 控制系统
通过对核心控制算法的研究与多个分系统的集成，形成核心控制系统。并在此基础上，进行针对3D打印系统的实时操作系统的研发，为3D打印设备的研发提供基础。
2.2.2 三维模型路径规划系统
模型切片处理是3D打印的前提。对不同打印对象规划不同的合理的打印路径，同时提供针对混合材料的数字化表达模型，是碳纤维复合材料3D打印的三维模型处理的基础。
2.2.3 模型预处理与模型检测系统
能够为3D打印对象提供有效的3D打印合理性分析与模型修复机制，是提高工业用3D打印稳定性与智能型的基础。
2.3 碳纤维短纤3D打印材料
如图3所示。
2.4 衍生服务
主要包括3D打印产品打样加工等。（如图4所示）
3 总结
碳纤维材料由于其高强度、低密度的特性，被广泛应用于航空航天、军工等高端制造领域。本项目以智能碳纤维3D打印机、碳纤维3D打印材料为产品，与行业应用紧密结合，形成集“新型碳纤维3D打印材料--碳纤维3D打印设备--3D打印服务“为一体的应用。
主要优点为：
（1）用新型碳纤维材料代替传统材料，提升3D打印产品的性能。
（2）研发碳纤维材料智能3D打印装备，解决碳纤维长纤打印一体成型问题。
（3）提升3D打印的精度、质量，满足零部件对材料性能、精度、质量的要求。
（4）集智能物联、传感监测、智能诊断、动态工艺为一体，提升系统智能性。
（5）3D打印新型制造模式，为制造业转型升级提供服务。
参考文献
[1]黄汉生.复合材料在飞机和汽车上的应用动向（一）[J].高科技纤维与应用.2004，29（05）：16-23.
[2]卢秉恒，李涤尘.增材制造（3D打印）技术发展[J].机械制造与自动化，2013（06）：1-4.
[3]何新英.融丝沉积成型控制系统及工艺的研究[D].武汉：华中科技大学，2005.
作者简介
章桥新，武汉理工大学机电工程学院教授。
李飞鸿，湖北省人。武汉理工大学工业工程专业本科生。
3d打印材料范文第5篇
3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。以一个手电筒为例，3D打印机能通过电脑将手电筒进行立体扫描，创建三维设计图，之后对这个立体原型进行“切片”，分成一层一层的，打印机将原材料按照设计图一层一层地“喷”上去，直到最终造出一个手电筒来，只不过3D打印机喷出的不是墨粉，而是融化的树脂、金属或者陶瓷等材料。
3D打印起源于19世纪末美国研究的“快速成型”——照相雕塑和地貌成形技术，并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。3D打印的原理是：把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。打印出的产品，可以即时使用。
3D打印具有如下优点：
（1）3D打印成为工业化力量。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，成为工业化的重要力量。（2）3D打印开始治病救人。因为3D打印产品可以根据确切体型匹配定制，通过3D打印制造的医疗植入物将提高你身边一些人的生活质量。这种技术已被应用于制造更好的钛质骨植入物、义肢以及矫正设备。（3）定制化成为常态。通过3D打印技术，创新公司根据用户对产品确切的具体信息进行定制，通过3D打印制造并直接将产品送到用户的家门口。（4）产品创新速度加快。由于运用3D打印的快速原型制造技术能够缩短把产品概念转化为成熟产品设计的时间，设计人员将能够专注于产品的功能，使他们能够在设计的早期阶段就打印出原型产品、进行修改以及重新打印等等，从而加速创新，其结果将是更好的产品以及更快的设计速度。（5）3D打印开始广泛应用于电影工业。由于3D打印是一种快速成型技术，对于制作复杂电影道具具有成本低、时间快的优势，高仿真的电影道具已经使用了3D打印技术来制作面具模型、汽车模型和其他功能性道具。
美国和欧洲在3D打印技术的研发及推广应用方面处于领先地位。美国是全球3D打印技术和应用的领导者，欧洲十分重视对3D打印技术的研发应用。除欧美外，其他国家也在不断加强3D打印技术的研发及应用。澳大利亚在2013年制定了金属3D打印技术路线；南非正在扶持基于激光的大型3D打印机器的开发；日本着力推动3D打印技术的推广应用；中国3D打印设计服务市场快速增长，已有几家企业利用3D打印制造技术生产设备和提供服务。据美国消费者电子协会最新的年度报告显示，随着汽车、航空航天、工业和医疗保健等领域市场需求的增加，3D打印服务的社会需求量将逐年增长，有望从2011年的17亿美元增长至2017年的50亿美元。
3d打印材料范文第6篇
关键词：3D打印技术 简介 工作原理 优势 展望
3D打印技术以前主要用来制造一些比较小型的东西。时至今日，一些大型制造商已经开始准备将其用来制造更大的物件。一些3D打印设备的制造商认为，随着这种技术的成熟，将来一些汽车零部件的库存只需要保留电子文档，而无需制造出来存在仓库。一旦有需要，直接打印即可。
一、3D打印技术简介
3D打印技术是指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（AM，Additive Manufacturing）。作为一种综合性应用技术，3D打印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打印技术主要被应用于产品原型、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。如2010年澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司合作，尝试以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官，是医学领域具有重大意义的创新。
二、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。
三、使用3D打印技术，加快设计周期
一项产品停留在设计周期的时间越长，推向市场的时间也会越漫长，这意味着企业的潜在利润将会越来越少。某项调查表明，产品的上市时间是受访者最关心的日常问题。受访者同样表示，在17%的产品中，产品原型制作消耗相当长的时间，是缩短上市时间的最大障碍。
业界普遍认为产品应该更加快速地推向市场。随着缩短上市时间的重要性越来越大，在设计的概念阶段，企业不得不缩减决策时间，同时又必须确保所作决定的准确性。这些决定会影响大部分的成本因素，如材料选择、制造技术以及设计寿命。通过快速制作产品模型进行测试，加快设计迭代速度，3D打印技术可以优化设计流程，为企业最大化潜在利润。
例如为专业领域生产喷漆和纹理设备的Graco公司，该公司的工程师使用一台3D打印设备去测试各种喷漆枪和喷管组合，设计出最合理的喷流形式和试验出最精确的喷射量，而生产出的新型喷射纹理枪是由3D打印设备制作的ABS塑料功能原型。3D打印技术可以帮助减少产品开发时间，Graco公司估计减少的最大幅度可达75%。从一个绝妙的创意，到一项成功的产品，中间充满着重重困难。GregStevens和James Burley在他们经常被引用的新产品开发分析报告《3000个原始创意=1次商业成功》中指出，除了3000个原始创意，一项成功的创新还需要125个小规模计划，4项大型开发和 1.7个产品。在评估创意是否值得投放开发资源时，3D打印技术能够助企业一臂之力，缩短传统评估所需要用的时间，提高效率。
四、3D打印技术未来发展的主要趋势
随着智能制造的进一步发展成熟，新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域，3D打印技术也将被推向更高的层面。未来，3D打印技术的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。
提升3D打印的速度、效率和精度，开拓并行打印、连续打印、大件打印、多材料打印的工艺方法，提高成品的表面质量、力学和物理性能，以实现直接面向产品的制造；开发更为多样的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等，特别是金属材料直接成型技术有可能成为今后研究与应用的又一个热点；3D打印机的体积小型化、桌面化，成本更低廉，操作更简便，更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求；软件集成化，实现CAD/CAPP/RP的一体化，使设计软件和生产控制软件能够无缝对接，实现设计者直接联网控制的远程在线制造；拓展3D打印技术在生物医学、建筑、车辆、服装等更多行业领域的创造性应用。
3D打印技术提供了一种极具成本效益的方式去完成多次设计迭代，在关键的开发过程初始阶段，获取产品设计的即时反馈信息。对于产品设计几乎即时的修改，不仅有助于降低成本，而且能够加快产品上市时间。对于在设计流程中采用3D打印技术的企业来说，无疑增加了明显的竞争优势。
随着价格的下降，3D打印设备市场将会进一步扩大，尤其是在中小型企业和学校方面。3D打印设备耐用，打印快捷、准确，成本低廉等好处可以帮助企业缩短产品上市周期，增强企业竞争力。
参考文献：
[1]Gartner Inc，上海市科学学研究所.新兴技术的炒作周期曲线[R]2011.
[2]古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].数码印刷，2011，（10）.
3d打印材料范文第7篇
【关键词】3D打印技术 原理 发展
近来，3D打印技术在发达国家兴起，前不久在网上流传的3D打印手枪，引来许多网友围观。3D打印现在已不再只是概念产物，全球已有不少公司推出了个人3D打印机，它已在平常生活中开始普及。3D打印技术将与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现。传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”，它具有制造成本低、生产周期短等明显优势。
一、3D打印技术简介
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。
二、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。
三、我国3D打印技术发展现状
近年来，我国积极探索3D打印技术的研发，初步取得成效。自20世纪90年代初以来，清华大学、西安交通大学、华中科技大学、华南理工大学、北京航空航天大学、西北工业大学等高校，在3D打印设备制造技术、3D打印材料技术、3D设计与成型软件开发、3D打印工业应用研究等方面，开展了积极的探索，已用部分技术处于世界先进水平。其中，激光直接加工金属技术发展较快，已基本满足特种零部件的机械性能要求，有望率先应用于航天、航空装备制造；生物细胞3D打印技术取得显著进展，已可以制造立体的模拟生物组织，为我国生物、医学领域尖端科学研究提供了关键的技术支撑。
在家用电器、汽车配件、通信技术、航天、军工等领域，3D打印技术被越来越多应用到产品研发和生产中。在医疗领域，国内高水平的医院使用3D打印技术，为患者提供定制的牙齿和骨骼替代物以及具有仿生性能的体内植入物。在教育领域，我国有很多高校购买了3D打印设备，开展多个学科的教育和研究工作。目前，中国已成为美国、日本、德国之后的3D打印设备拥有国。
四、3D打印技术发展前景
近年来，3D打印技术持续发展，成本的大幅降低使其已经从研发的小众空间向主流市场进军，发展势头不可阻挡，已经成为社会广泛关注、民用市场迅速崛起的新领域。3D打印制作的模型、礼品、纪念品乃至工艺品的应用，极大吸引了社会关注和投入，发展加速，市场开始呈现量与质的双飞跃。据预测，2020年3D打印成品将占产品生产总量的50%。
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。
五、结语
随着3D打印技术的日趋成熟和3D打印材料的扩充，我们相信3D打印将会带给我们更多的惊喜和冲击，3D产品将会在我们的生活中触手可及。
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]王灿才.3D打印的发展现状分析[J].丝网印刷，2012，（9）.
[3]古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].数码印刷，2011.
3d打印材料范文第8篇
关键词：3D打印；技术原理；现存问题；发展展望
每一个新技术的出现，都在一定程度上给社会生产带来新的变革，推动社会进步。3D打印技术作为一项在上世纪被提出的概念在当今得到了实现和发展，3D打印技术缩短了产品成型的时间，提高了结构复杂的产品批量制造的可能性。随着可以被用于3D打印的材料愈加广泛，从粉末、塑料、金属甚至是食品原料，3D打印机可涉足的领域逐渐被拓宽，其蓬勃发展势必带来生产力的变革，推动传统制造业的变革，一场新的科技技术革命正在进行。
一、3D打印技术的发展现状与市场分析
早在上世纪80年代就有了3D打印这项技术了，受限于当时的科技水平，那时的3D打印机体积庞大而且价格昂贵，其仅在特殊领域或实验室中得到了一定的应用，经过近年来不断的发展，技术逐渐走向成熟，3D打印机器也渐渐小型化桌面化，更多款式适合家庭、个人使用的小型3D打印机被投放到市场，售价在几千元到几万元不等，其制作模型的精确度及对色彩和制品机械强度等参数的要求也都相对较低。其使用对象多是小型企业或是学校教学。
目前3D打印技术在商用上还是非常的有限，其应用最多的是产品的快速开发流程中制作样片、样机，或者小批量产品。相比传统的制造需要模具、装备，3D打印则不需要，所以其制作的成本更低，但质量还不够好，可靠性、实用性等方面还有很多的缺陷，目前还满足不了我们传统工艺对材料结构、机械性能、疲劳寿命以及使用寿命的要求。
二、3D打印技术的成型原理与特点
3D打印技术是以一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属、类石膏粉或热熔融塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠的方式来构造物体的技术。由于3D打印制造的原理是将复杂的三维模型转化为一系列二维切片的叠加，因而可以在不使用腔体模具或其他工具的条件下制成相对复杂的零部件，简化了产品开发的步骤并且缩短了制造所需的时间。现在虽然有一些产品能通过3D打印机直接打印出来，但其分辨率和精密度参数都较低，要打印出精密产品还需要很长的路要走。另外3D打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。（表1市场常见的成型工艺原理与特点）
三、3D打印与平面打印相对比
与其说3D打印机是一个新生的事物不如说3D打印机实际是平面打印机的延伸，无论是3D打印机还是传统打印机，都称之为打印机，3D打印机的工作原理和传统打印机基本一样，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的，工作原理基本相同。它们之间最大的差别就在于耗材有所不同，普通打印机的耗材是由传统的墨水和纸张组成的，而3D打印机主要是由胶水和塑料或金属等物质的粉末组成，都是经过特殊处理过的材料，它们对固化反应速度和模型强度以及分辨率都有着很大的关系。
如今平面印刷打印工作室在市场上有着相当高的饱和度，打字印刷，平面广告制作的工作室林立街头，如此多的工作室的建立也映射了其相对高的市场需求。此类工作室可以提供的服务项目也与日俱增，其技术的成熟程度也非常的高，3D打印作为一个新的面向市场的事物，其制作精确度，能够使用的成型材料以及设备成本等切实的问题都受制于当前的技术水平，其面向消费者商业使用最为直接的问题就是成型材料和成型精确度的问题。
四、3D打印技术在生产生活中的广泛应用
随着3D打印技术的提高，造型精确度的提升，可应用于3D打印制造的材料愈加宽泛。使用者对3D打印技术及应用的不断认知，使用3D技术的用户以及3D打印技术所应用的领域会随之扩大，更多的可以用于3D打印的模型文件会在互联网上或共享，应用软件领域，越来越多免费的开源软件被开发，三维建模将会更加简（下转第10页）（上接第6页）单化、智能化，更多的普通使用者能够掌握这项技术，从而降低了3D打印的设计成本。3D打印会成为一种小批量生产和私人定制作品的最佳途径之一。比如用户实际生活中需要一个塑料零件，3D打印机可以让我们免去跑市场或超市的麻烦，或是担心买不到合适的样式的烦恼，现在只要有一台3D打印机，并配合ABS塑料等打印材料，便可自己构建模型或通过互联网下载合适的模型文件输入打印机，很快一个所需的塑料零件便可出现在面前。利用3D打印机，工程师可以检验正在开发中的新产品，把手中的三维数字模型用3D打印机制造成实体模型，可以方便的对设计进行检验并及时发现问题，相比传统的方法可以节约大量的时间和成本。3D打印机也可以应用于产品的小批量生产，这样就可以将产品的样品快速的提供给客户，或进行市场宣传，不用等待制作模具，对于某些小批量定制的产品甚至连制作模具的成本都可以省去。
五、3D打印技术的发展展望
3D打印机是脱离了以纸制媒介为最终体现方式的打印机发展。“3D打印”说是打印，实际就是一种“制造”技术。世界首个公布3D打印机开源数据信息的科学家英国工程学家阿德里安・鲍耶表示：“未来你想要什么，只需下载图纸，按一下‘打印’键，剩下的所有事，请统统交给打印机。”他甚至认为：“3D打印机将来不是要取代某一个制造业，而是要取代几乎所有的制造业。”
在将来的几年，随着技术的不断进步及市场需求的扩大，3D打印技术将呈现新的发展趋势，随着开拓并行、多材料制造工艺方法的采用，打印速度和效率有望获得更大提升；随着先进材料的不断发展，智能材料、纳米材料、新型聚合材料、合成生物材料等将成为3D打印材料，3D打印材料将更加的多样化；一些较小规模的3D打印机制造商已经开始推出一万元以下的3D打印机并通过互联网购物商场公开售卖。随着技术进步及推广应用，3D打印机的价格有望大幅下降；3D打印机诞生后，早期主要用于航空航天、机械、医疗、建筑等行业的模型制作。随着其进一步走向成熟，3D打印机已开始用来制造汽车、飞机等高科技含量零部件、皮肤、骨骼等活体组织。在不久的将来，从鞋、眼镜到厨房用具、汽车等各种产品都可以用3D打印机生产出来。相信在不久的将来，3D打印的产品将会遍布人们的生活之中。
参考文献：
[1]向波.造物不再神秘――3D打印机是怎么工作的[J/OL].电脑报，2012.8.
[2]牛牛.关于3D打印机商业模式的思考[J/OL].南极熊3D打印，2013.2.
[3]黄启兵.疯狂的3D打印[J/OL].金羊网-羊城晚报，2012.10.