3D打印在工业中的应用

发表于 讨论求助 2023-05-10 14:56:27

3D打印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、牙科和医疗产业以及其他领域都有所应用。

服装

3D打印逐渐应用到服装领域,时装设计师们也会使用3D打印的比基尼泳衣,鞋子和裙装进行时装设计构思。耐克在2012年为美国球员设计的Vapor Laser 的制模和生产中,就利用了3D打印技术,同样的,还有New Balance利用3D技术进行运动员专用跑鞋的私人定制生产。


汽车

2014年年初,瑞典超级跑车生产商柯尼赛格发布了新车One:1,其中使用了许多3D打印的零部件。在柯尼赛格生产的汽车中,One:1拥有3D打印的测镜内零件,风道,钛排气部件,和全套的涡轮增压器组装线。

Urbee是世界第一辆使用了3D打印技术的汽车(车身和车窗是3D打印的),它由美国工程公司Kor Ecologic和斯特塔西公司(3D打印机Stratasys的生产商)共同制造,融合了多重技术,外观很有未来主义的风格。

飞机

20155月,空中客车公司宣布其最新机种空中客车A350 XWB包括超过1000的部件由3D打印制造。2016年中国华中科技大学机械教授张海鸥,研发出的“智能微铸锻铣复合制造技术”与法国空中客车公司举行技术合作签约仪式终将金属铸造、锻压技术合二为一成功制造出世界首批3D打印锻件,别于“铸锻铣分离”传统制造方式。张海鸥团队经过十多年研究,可通过电脑直接控制成形路径大降低设备投资和材料成本,该技术以金属丝材为原料,材料利用率达到80%以上,丝材料价格成本为目前普遍使用的激光扑粉粉材的十分之一左右。制造一个2吨重的大型金属件,过去需要三个月以上,现在仅需十天左右。

这种微铸锻生产的零组件,各项技术指针和性能均稳定超过传统锻件。华中科技大学现有设备,已打印出飞机用钛合金、海洋深潜器、核电用钢等8种金属材料,是当今世界上唯一可印出大型高可靠性能金属锻件的增材制造装备,3D打印正逐渐改变锻造的定义。

建筑

直到近年来,建筑模型是由手工建造,并且常常花费很长的时间。因此,建筑师经常被迫向他们的客户展示自己项目的绘图。为了在很短的时间内得到这些比例模型给客户,建筑师和建筑公司往往依靠3D打印。使用3D打印技术,这些企业可以减少50%80%的生产时间,做出比加工件轻60%且坚固的比例模型。

3D打印技术对精度、速度和材料质量的改进已经为3D打印从建模过程的用途转型到制造策略打开了新的大门。南加州大学Behrokh Khoshnevis博士的研究结果可以用3D打印机在24小时内建造一座房子。 

类似的研究和计划可以降低建筑成本,并研究用于地球以外的栖息地。

历史建筑的纪录过去常以图面或照片等平面信息纪录,现代因科技发展而有3D扫描技术可较精准地将历史建筑数字化进行数字典藏,而以此为基础之数据除可妥善保存外,亦可直接或经处理后成为3D数字模型,现在通过3D打印机可将原本仅存在数字世界中的数据实体化,数字化的制造过程更可将人为的误差降到最低,免除过去建筑模入的人为意识或变更产生与实体不符之状况

医药

3D打印已经被应用到生产移植器官和器械等医疗领域。目前成功的案例有一位英国病人移植的钛骨盆,一位比利时病人移植的钛下颌和一个美国婴儿移植的塑料气管夹板。助听科和牙科在未来有望成为3D打印技术的最大使用领域。 20143月,斯温席海港的外科医生使用3D打印材料对一位车祸受重伤的汽车驾驶员的面部进行了修复。针对关节炎和癌症损伤器官的移植,相关的3D打印研究正在进行中。

 

一个年仅5岁的英国小女孩,出生时左手五指发育不完全。201410月,她成为了第一个在3D打印技术的帮助下获得“人工手”的孩子。这个人工手基于这个女孩父母提供的塑胶模型制作。负责设计工作的是总部位于美国的开源设计组织E-nable。该组织下的志愿者们一直在做着主要针对儿童的弥补性组织的设计和生产工作。

3D打印的义肢也被用于受伤动物的治疗上。2013年,3D打印技术帮助一只瘸腿鸭恢复了行走的能力。2014年,一只没有前肢的吉娃娃装上了3D打印的安全带和轮子。3D打印的寄居蟹壳则让寄居蟹过上了新房子里的生活。

这个世界上,每天都会有新的发现和惊人的发明。当这样的创作使人们的生活变得更便利时,我是非常乐于看到的。不是有那么一句广告词嘛“心有多大,梦想就有多大。


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