重庆领航新智诚科技是由重庆政府空港园区管委会组织牵头的招商引资项目, 公司下设:工业设计中心、3D打印中心、CNC加工中心、新材料技术中心、快速模具技术中心、快速产品技术中心、产品应用服务中心等7个中心,公司紧随着国内开发制造业的发展新态势,紧贴《中国制造2025》的指导意见,扎根重庆,辐射大西南,放眼全球为各企业带来更多颠覆性的价值。
(一)什么是3D打印
3D打印机又称三维打印机,它是意大利发明家恩里科•迪尼发明的,3D打印机通过使用3D辅助设计软件,工程师在设计出一个模型或原型后,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一种技术,3D打印机也成了很多创客空间必配的设备之一。
只需要象橡胶、塑料这样的材料,通过一台3D打印机,你就可以把脑中的一切想法转化成实体。从原理上看,3D打印机可以打印一辆车、一栋房子、甚至身体上的一只胳膊。3D打印技术与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命。无论你想到什么,只要用3D软件做出来,输入3D打印机就可以变成实体。
(二)3D打印所用的材料
3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础,在某种程度上,3D打印材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前,3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等,除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。3D打印所用的这些原材料都是专门针对3D打印设备和工艺而研发的,与普通的塑料、石膏、树脂等有所区别,其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。通常,根据打印设备的类型及操作条件的不同,所使用的粉末状3D打印材料的粒径为1~100μm不等,而为了使粉末保持良好的流动性,一般要求粉末要具有高球形度。
(三)3D打印的技术原理
通过对3D打印技术的了解,我们知道并不复杂,其运作原理和传统打印机工作原理基本相同。传统打印机是只要轻点电脑屏幕上的打印按钮,一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上,它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而3D打印机首先将物品转化为一组3D数据,然后打印机开始逐层分切,针对分切的每一层构建,按层次打印。
3D打印打印机在工作时,粉末耗材会一层一层地打印出来,层与层之间通过特殊的胶水进行粘合,并按照横截面将图案固定住,后一层一层叠加起来,就像我们坐在海边用沙子堆砌城堡一样的程序,终经过分层打印、层层粘合、逐层堆砌,一个完整的物品就会呈现在我们眼前了。3D打印机与传统打印机的区别在于它使用的墨水是实实在在的原材料。
(四)3D打印的前景
3D打印在欧美国家已经有30年的历史,目前已经拓展到医学、能源、航空航天等领域应用,产业规模已有几十亿美元。有专家预测,到2025年3D打印的经济影响每年可能高达5500亿美元。在智能控制技术和生物医学是被一致看好的应用领域。
对于正处于培育推广阶段的中国3D产业而言,政府的重视与政策扶持显得尤为重要。目前国内已有多省市成立了地方3D打印产业联盟,并在相关政策中提及要重点发展3D产业。也正在制订方案,让3D打印机走进学校的创客教育,此举将在创客精神和创客文化的推动上起到了更加积极作用。
按照中国3D打印技术产业联盟的预测,2014年中国的3D打印产值有望达到40亿元到50亿元的规模,至2016年时将扩大到100亿元币,达到2012年的10倍,从而使中国超越美国成为全球的3D打印市场。
(五)3D打印与创客
随着3D打印技术的推出和普及, 3D打印机已走向普通学校和创客空间,让创客的门槛再一次降低。未来,我们将会看到更多的行业出现颠覆创新式的发展。
虽说3D打印机与传统打印机是两类产品,但他们的工作原理还是挺像的,你能在 3D 打印机上看到喷墨打印机和激光打印机的影子。可能他们之间的不同在于:①3D 打印与传统打印机相比,它能利用的材料更丰富,从沙子、塑料、橡胶、尼龙到玻璃、钢铁,这些材料是不能被传统打印机利用的;②传统打印机用来打印平面图形,是二维的,在打印过程中需要控制的是输入的字和图形在平面上的位置(横纵轴,X/Y 坐标),而 3D 打印机不光要控制一个点在平面上的位置,还要控制它在空间上的位置,或者说,给它加个 Z 坐标,控制它的 X/Y/Z 坐标,这样才能把一个单位的材料放在一个的位置,形成一个立体模型。
重庆领航新智诚科技是由重庆政府空港园区管委会组织牵头的招商引资项目, 公司下设:工业设计中心、3D打印中心、CNC加工中心、新材料技术中心、快速模具技术中心、快速产品技术中心、产品应用服务中心等7个中心,公司紧随着国内开发制造业的发展新态势,紧贴《中国制造2025》的指导意见,扎根重庆,辐射大西南,放眼全球为各企业带来更多颠覆性的价值。
近年来,3D打印机在制造业掀起了一场风暴。从汽车到计算机零件以及人体服装等各方面,3D打印机制造产品无疑在当今许多人的生活中扮演了重要角色。3D打印是使用数字绘图制作3D产品的过程。3D打印机通过一种称为“增材制造”的过程来实现这一点。与使用减法制造的CNC加工相比,增材制造会分层添加材料,直到产品完成。使用3D打印机对大企业和个人都有许多好处。随着它的不断发展,3D打印机注定会对每个人在未来的日常生活方式中发挥重要作用。
速度
3D打印机的优点之一是减少了创建产品所需的时间。在3D打印机大规模投入生产之前,研发团队必须在批量生产产品之前制作几个原型。现在,一个原型可以用一个3D打印机制造,并且很容易在计算机中更新以再次打印。复杂的设计可以从一个CAD模型上传并在几个小时内打印出来。其优点是设计思想的快速验证和发展。过去要花几个月的时间现在要少得多。
制造成本低
从采购到打印,整个过程都非常划算。3D打印机的材料价格往往会有所不同,但在大多数情况下,价格相当便宜。与传统制造相比,低产量的增材制造成本极具竞争力。对于验证形状和配合的原型的生产,它比其他替代制造方法(例如注射成型)便宜得多,而且在制造一次性功能部件方面往往具有竞争力。随着产量的增加,传统的制造技术变得更具成本效益,大量生产证明了高安装成本的合理性。
风险缓解
使用3D打印机可以减少生产过程中的风险。即使制造公司不打算用3D打印机批量生产零件,它们在其他方面仍然有用。3D打印机可以在您涉及到其他设备(如CNC加工或传统机器)之前提前打印原型。这有助于在降低风险的同时建立对现有设计的信心。
3D打印机的拥有量已经增长到只有少数公司没有这种技术。即使3D打印机比以往任何时候都更容易使用,已在全球生产和运输超过300万件零部件。这一过程快速、简单、经济。
科技的快速发展,越来越多的人成为了“低头族,人们无时无刻都盯着手机或者是电脑,因此大多数现代人都存在着一定的脊椎疾病。脊椎侧弯是指一个人的脊柱轴有一个偏差,100个人当中大约就有3个人患有此病。许多患者并未对此进行治疗,这导致轻微的背部疼痛和不适。但当脊柱弯曲比较严重时,病人应该及时,以过上正常而舒适的生活。传统的脊柱侧弯治疗包括物理疗法、支撑、铸造,极端的是手术。支撑是其中一种比较常见的疗法,它能保持脊柱在正确的位置上,甚至可以逐渐减少弯曲的程度。当然,支架的质量、精准度以及调整支架的能力对一个正确的治疗来说是很重要的。
Lelio Leoncini是WASP Medical的一名外科医生,专门从事物理治疗与修复。2014年以来,他一直在研究并完善一项特别的富有创新,就是为脊柱侧弯患者定制化3D打印胸衣。
制作3D打印胸衣的步是CAD-CAM捕捉,其中低成本的红外传感器能对病人的躯干进行有效的3D扫描和捕捉。该技术还能同时在数字模型上纠正病人的弯曲部分。据Leoncini说,建模仅需30分钟。3D打印胸衣的好处是显著的,并且即使胸衣被打印出来,也可以对其进行回收和修改。这些胸衣是轻量的,自定义安装,并有一个明显提高的感官质量。Leoncini一直在使用 Deltawasp 40 70 3D打印机打印他的胸衣。
可以想象,支架的精准度对充分的治疗是至关重要的,3D打印在这方面可以帮很大的忙。Leoncini 说出了在医疗领域技术进步的重要意义:“总体上,我个人一直对计算机科学与技术等相关领域抱有极大的兴趣,并成功的将这些兴趣与我的工作结合在一起。医学是一门从来不会到达终点的科学,它总是需要发展,以提供更多的可能性。创新能打破障碍,并为弱势群体提供机会。”
3D打印已经在整形外科领域取得了一些显著进步,并且吸引了很多企业的目光,也为更多的人带来了健康。
这个项目融合了项目式学习,通过动手做的方式,培养了学生的设计思维和空间感知能力。3D打印技术使学生更实际的感受到所学知识与实践应用的关联性,提高了学生自主探究学习的意识,拓宽了学习的领域。