3 D打印技术发展现状李洋_3d打印技术发展现状

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D打印技术发展现状

学生姓名：李洋 学 号：1410740217

专业班级：机械电子工程1402班 指导教师：周成D打印技术发展现状

摘要：3D打印技术作为一种快速成型技术迅猛发展，并且正迅速改变着人们的生产生活方式。在3D打印的设备、技术、材料、应用等方向分别进行了介绍，并对技术和材料所存在的问题进行了分析，在此基础上对3D打印技术进行了能耗和环保评估，并提出了3D打印技术应该与新能源相结合的观点。

3D打印技术，又称增材制造技术或3D快速成型技术，起源于20世纪80年代，是一种以数字模型文件为基础，采用离散材料(液体、粉末、丝、片、板等)，通过逐层累加的方式来制造任意复杂形状物体的技术_l-4j。2012年，美国奥巴马总统将增材制造技术列为国家l5个制造业创新中心，英国著名杂志《经济学人》发表专题报告《3D打印推动第三次工业革命》，推动3D打印发展的政治、经济量正式形成，使得3D打印技术成为了一种热潮并迅速吸引了全世界的眼球。近两年来，3D打印技术作为一项前沿性的先进制造技术迅猛发展，并且正迅速改变着人们的生产生活方式，在T业制造、生物医学、建筑制造、文化艺术等领域逐步发挥了重要的作用。本文在3D打印的设备、技术、材料、应用等方向分别进行了介绍，并对技术和材料所存在的问题进行了分析，在此基础上对3D打印技术进行了能耗和环保评估，并提出了3D打印技术应该与新能源相结合的观点。1． 3D打印技术简介

3D打印技术是一种增材制造技术，相对于传统的· 50 ·材料去除(如车、铣、磨等)技术，增材制造是一种“自下而上”材料累加的制造工艺。3D打印的工作原理类似于喷墨打印机，但是其所用的“墨”为塑料、树脂、金属等材料。具体成型过程为：先通过计算机建模软件建模，或者是对现有的物体进行扫描，再将建成的三维模型分区成逐层的截面，即切片，进而指导打印机利用打印材料进行逐层打印，层层叠加成三维立体零件。3D打印技术不需要模具、刀具等T具，免除了传统艺需要多道加T程序的烦琐过程。2． 3D打印的设备

3D打印机是3D打印的核心设备，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，是集机械、控制和计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统。3． 3D打印的材料 3．1 打印材料

理论上说，所有的材料都可以用于3D打印，但是目前可供打印使用的材料较少，主要有3大类：高分子材料、金属材料和无机非金属材料。3．1．1 高分子材料(1)塑料

在3D打印领域，塑料是最常用的打印材料，具有相对密度小、耐蚀性、电绝缘性、减摩、耐磨性好、有消音吸振性能、良好的工艺性能等优点。3D打印常用塑料的种类有：ABS、PC、PA、PIA等，见表1所示。另外，通过不同比例的材料混合，可以产生出将近上百种软硬不同的新材料。表1 常用的3I)打印塑料名称 性能 应用领域有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械 电子消费品、家ABS 加工较好。可以通过加入适量的增韧 电、汽车制造等剂和增溶剂，对ABS复合塑料进行改性 领域。研究，大幅度提高了ABS复合材料的强度、韧性和力学性能。真正的热塑性材料，高强度，耐高温，抗 电子消费品、家冲击，抗弯曲。可以与ABS混合，制作 电、汽车制造、航PCPC／ABS材料，结合了PC的强度及ABS 空航天和医疗器的韧性，性能要明显高于ABS。械等领域。具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨性、阻燃性、易加lT、性能 汽车制造、家电和PA 稳定等特点。可以用玻璃纤维和其他 电子消费品等填料填充增强改性，研发出多种具有特 领域。殊性能的新品种。具有热稳定性好、抗溶剂性好、机械性能优良、可用多种方式进行加工等特 服装点、工业 制 造、。PLA PLA制成的产品除能生物降解外，建筑产业 和 医疗生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，有的PLA还具有一定的抗菌 卫生等领域。性、阻燃性和抗紫外性。(2)光敏树脂

光敏树脂主要由光引发剂、预聚体、稀释剂及少量添加剂组成 I2。在一定波长的紫外光照射下立刻引起聚合反应完成固化。光敏树脂一般为液态，主要

应用于SLA技术，用于制作高强度、耐高温、防水等制ZU13等串弟 I朋品。国外对于光敏树脂的研制、开发、生产，已形成系列产品，而我国对3D打印用光敏树脂的研究较少，且开发出树脂的固化质量不高，制作的零件精度低，机械性能不好，毒性较大。3．1．2 无机非金属材料

无机非金属材料具有稳定的物理和化学性能、防火性能、防水性能、抗腐蚀性、耐候性强等优点，目前用于3D打印的主要有陶瓷、混凝土等材料。3D打印用的陶瓷材料主要是由陶瓷粉末和粘结剂组成，一般采用激光烧结的方式将粘结剂粉末熔化后将陶瓷粉末粘结在一起。3D打印的陶瓷制品具有不透水、耐热、可回收、无毒、易碎等特点，可以作为理想的餐具、瓷砖、花瓶、艺术品等家具材料。

从上述分析可以看出，目前的3D打印属于高能耗、高浪费、低环保的技术。因此3D打印技术的进一步发展，需要开发新的技术来降低能耗，寻找新的方式 来回收原材料，开发新的可打印的环保材料。另外，3D打印技术应该与新能源技术相结合，充分利用发挥新能源的优势，使得3D打印技术更节能环保的发展。例如，3D打印技术与太阳能能源相结合，太阳能是取之不尽用之不竭的，可以把太阳能作为3D打印技术的供应能源，同时，3D打印技术也可以打印一些太阳能产品，实现3D打印技术与太阳能的相互充分利用 4． 结语D打印作为一种快速成型技术迅猛发展，本文介绍了3D打印的设备、技术、材料、应用等方面。在技术方面，需要开发新的技术方法，提高产品成型的速

度、效率、精度及表面粗糙度等指标，并且需要开拓新的产业模式，与传统的制造工艺相结合，实现优势互补，从而共同促进制造业的发展。在材料方面，完善现有可打印材料的基本性能，实现材料的真正可用性；开发新的材料，包括各种复合材料、合金材料、梯度材料、功能材料、纳米材料等，尽量让所有的材料都能够实现3D打印；制定3D打印材料的行业性标准。3D打印材料是3D打印技术发展的关键所在，需要研究者在3D打印材料方面进一步的开展全面的研究。在节能环保方面，需要开发新的技术来降低能耗，寻找新的方式来回收原材料，开发新的可打印的环保材料。另外，3D打印技术应该与新能源技术相结合，充分利用发挥新能源的优势，使得3D打印技术更节能环保地发展。

参考 文 献

[1]利普森，库曼．3D 打印：从想象到现实[M]．北京：中信出版 社，2013．

[2]Brian Evans．解析3D打印机[M]．北京：机械 r业出版卒十，2014． [3]罗军．中国3D打印的末来[M]．北京：东方出版丰十，2014．

[4]卢秉恒，李涤尘．增材制造(31)打印)技术发展[J]．机械制造_J—j自 动化，2013．42(4)：1—4．

[5]Gibson 1，Rosen D w，Stucker B．Additive manufacturing teehnnlogies [M]．Springer Science+ Busine Media，2010 l6]余东满，李晓静，王筲．熔融沉积快速成型工艺过程分析及应用[Jj． 机械设计与制造，2011(8)：65—67．

[7]董海涛．熔融沉积快速成型的丁艺分析[J]．制造技术与机床，2013(10)：96—98．

[8]袁慧羚，周天瑞光固化快速成型1二艺的精度研究[J]．南方金属，2009(167)：24—27． · 56 ·

[9]杨继全．光同化快速成型的理沦、技术及应用研究[D]．南京：南京 理T大学，2002．

[10]潘琰峰，沈以赴，顺冬冬，等．选择性激光烧结技术的发腱现状l J]． 丁具技术，2004，38(6)：3—7．

[11]李鹏，熊惟皓．选择性激光烧结的原理及应JfJ[J]材料导报，2002，16(6)：55—58．

[12]王广春，王晓艳，赵国群．快速原型的叠层实体制造技术[J]．山东 工、l 大学学报，2001，31(1)：59—64．

[13]李玲，王』 ‘春．叠层实体制造技术及其位用[Jj．山东农机，2005(3)：17一l9．

f14]梁建海．粘接成型薯维打印技术研究[D J．西安：西安电子科技大 学，2014．

[15j王 萦3D打印技术与产、I 的发展及前景分析[J1 叶】困商新技 术企、『，2012(26)：3—5．

[16]杜宁雷，孙菲菲，原光，等3D打印材料的发展观状[J]．徐州 程 学院学报，2014，29(1)：20—24．

[17]孙聚杰．3D打印材料及研究热点[J]．丝网印刷，2013(12)：=；4—39 f18]曾昆．3D打印的材料之殇I J]．新材料产、，2014(10)：39—41． [19]陆 来，罗丽宏，何琳，等．ABS树脂的技术概况和发腱趋势[Il J．化 I：科技，2003，1】(5)：55—59．

[2O]徐振发，肖刚．聚碳酸酯的技术与市场现状及发展趋势f J]．合成 树脂及塑料，2011，28(2)：76—80．

[21 1聂建华，周志盛，霍泽荣，等．弹性产品用聚酰胺树脂31)打印通Hj型粉 末材料及黏结溶液的研究[J]．翅料工、I，2014，42(1)：122—130． 『22]范兆乾．聚乳酸(P1 A)合成与改性的研究进展l J]．河南化丁，2011，28(8)：21—24 23]鲥彪，王小腾，林润雄，等．光固化3D打印材料[J]．丝网印刷，2Ol4(10)：37—39．

[24 J翟媛萍．光同化快速成型材料的研究与应用[D]，南京：南京 丁 大学，2004．

[25]王广春，袁网，刘东旭．光同化快速成型技术的应用及其进展I J J． 航空制造技术，2011(6)：26—29．

[26]Joseph Muskin，Matthew Ragusa．Three—dimensional printing using a phoL0jnjtjate(1p0lymer l J]．Journal of Chemical Education，2010，87(5)：512～514．

27]吕柏源，黄恩群．3D打印技术与橡胶f 业[Jj．中同橡胶，2013(19)：20—23．

[28]余冬梅，方奥，张建斌．3D打印材料_J]金属世界，2014(5)：6—13． [29]袁建鹏．31)打印用特种粉体材料产业发腱现状 趋势[j]．新材 料产、，2013(12)：19—23 『3O]曾光，韩志宁，梁书锦，等金属零件3D打印技术的应川研究 J] 中国材料进展，2014，33(6)：376—382．