3d打印机的发展简史是怎么样的?
起源
3D打印技术的核心制造思想最早起源于19世纪末的美国,到20世纪80年代后期3D打印技术发展成熟并被广泛应用。3D打印是科技融合体模型中最新的高“维度”的体现之一。
据报道,美国科学家发明了一种可打印出三维效果的打印机,并已将其成功推向市场。普通打印机能打印一些报告等平面纸张资料。而这种最新发明的打印机,它不仅使立体物品的造价降低,且激发了人们的想象力。未来3D打印机的应用将会更加广泛。
一组不同的3D打印机集合
在此之前,三维打印机数量很少,大多集中在“科学怪人”和电子产品爱好者手中。他们主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。甚至有汽车专家打印出了汽车零部件,然后根据塑料模型去订制真正市面上买不到的零部件。
人们可以在一些电子产品商店购买到这类打印机,工厂也在进行直接销售。不过物以稀为贵,一套三维打印机的价格从一般的750美元到上等质量的27000美元不等。
科学家们表示,三维打印机的使用范围还很有限,不过在未来的某一天人们一定可以通过3D打印机打印出更实用的物品。
发展过程
3D打印源自100多年前美国研究的照相雕塑和地貌成形技术,上世纪80年代已有雏形,其学名为“快速成型”。它的
最早的3d打印机
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。
在20世纪80年代中期,SLS被在美国德州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利,项目由DARPA赞助的。1979年,类似过程由RF Housholder得到专利,但没有被商业化。
1995年,麻省理工创造了“三维打印”一词,当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案,变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案,而不是把墨水挤压在纸张上的方案。
说到3D打印,就不得不提3D打印机:
3D打印机又称三维打印机,是一种累积制造技术,通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造样品。 2003年以来三维打印机的销售逐渐扩大,价格也开始下降。
该技术可用于珠宝,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,和许多其他领域。
最早的3D打印出现在上个世纪的80年代,价格极其昂贵且所能打印的产品数量也少得可怜。
编辑本段行业现状
3D打印机发展
1、价格因素:
大多数桌面级3D打印机的售价在2万元人民币左右,一些国内的仿制品价格可以低到6000元。但是据3D打印机代理商透露,国产的3D打印机虽然价格低,但质量很难保障。
对于桌面级3D打印机来说,由于仅能打印塑料产品,因此使用范围非常有限,而且对于家庭用户来说,3D打印机的使用成本仍然很高。因为在打印一个物品之前,人们必须会懂得3D建模,然后将数据转换成3D打印机能够读取的格式,最后再进行打印。
2、原材料
3D打印不是一项高深艰难的技术。它与普通打印的区别就在于打印材料。
以色列的Object是掌握最多打印材料的公司。它已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料,两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。但是,这些材料种类与人们生活的大千世界里的材料相比,还相差甚远。不仅如此,这些材料的价格便宜的几百元一公斤,最贵的要四万元左右。
3、社会风险成本
如同核反应既能发电,又能破坏一样。3D打印技术在初期就让人们看到了一系列隐忧,而未来的发展也会令不少人担心。如果什么都能彻底复制,想到什么就能制造出什么,听上去很美的同时,也着实让人恐惧。
4.著名的3D打印悖论
3d打印是一层层来制作物品,如果想把物品制作的更精细,则需要每层厚度减小;如果想提高打印速度,则需要增加层厚,而这势必影响产品的精度质量。若生产同样精度的产品,同传统的大规模工业生产相比,没有成本上的优势,尤其是考虑到时间成本,规模成本之后。
5.整个行业没有标准,难以形成产业链
21世纪3d打印机生产商是百花齐放,如战国时代。 3D打印机缺乏标准,同一个3d模型给不同的打印机打印,所得到的结果是大不相同的。此外,打印原材料也缺乏标准,2012-2013年3d打印机厂商都想让消费者买自己提供的打印原料,这样他们能获取稳定的收入。这样做虽然可以理解,毕竟普通打印机也走这一模式,但3d打印机生产商所用的原料一致性太差,从形式到内容千差万别,这让材料生产商很难进入,研发成本和供货风险都很大,难以形成产业链。表面上是3D打印机捆绑了3D打印材料,事实上却是材料捆绑了打印机,非常不利于降低成本和抵抗风险。
6.意料之外的工序:3d打印前所需的准备工序,打印后的处理工序
很多人可能以为3d打印就是电脑上设计一个模型,不管多复杂的内面,结构,摁一下按钮,3d打印机就能打印一个成品。这个印象其实不正确。真正设计一个模型,特别是一个复杂的模型,需要大量的工程,结构方面的知识,需要精细的技巧,并根据具体情况进行调整。用塑料熔融打印来举例,如果在一个复杂部件内部没有设计合理的支撑,打印的结果很可能是会变形的。后期的工序也通常避免不了。媒体将3d打印描述成打印完毕就能直接使用的神器。可事实上制作完成后还需要一些后续工艺:或打磨,或烧结,或组装,或切割,这些过程通常需要大量的手工工作。
7. 缺乏杀手锏产品及设计
都说3d打印能给人们巨大的生产自由度,能生产前所未有的东西。可直到2012年,这种“杀手”级别的产品还很少,几乎没有。做些小规模的饰品,艺术品是可以的,做逆向工程也可以的,但要谈到大规模工业生产,3d打印还不能取代传统的生产方式。如果3d打印能生产别的工艺所不能生产的产品,而这种产品又能极大提高某些性能,或能极大改善生活的品质,这样或许能更快的促进3d打印机的普及。可2012-2013年3d打印机这方面并不尽如人意。
3D打印是一种快速成型的技术,利用数字建模软件,通过打印喷嘴把原材料逐层堆积成型,从而实现三维蓝图文件到3D实物的神奇转变。2D印刷技术和3D打印技术原理基本相同,只是打印材料有所区别,普通打印机使用的材料是墨水和纸张,3D打印机使用的原材料是塑料、金属、陶瓷、木屑、砂等粉末状可粘合性物质。
20世纪7、80年代,3D打印技术处于雏形阶段。
1986年,美国科学家研发出世界上第一台商业3D打印机。
光固化3D打印机SLA-250
1993年,美国麻省理工学院一名教授发明出三维打印技术。
2005年,首个高清晰彩色3D打印机SPECTRUM Z510由美国公司成功研制。
SPECTRUM Z510
2008年,第一款开源的桌面级3D打印机RepRap发布。
第一代RepRap达尔文
2010年,世界上第一辆运用3D技术制造的汽车Urbee诞生。
穿越美国的Urbee
2011年,英国南安普顿大学设计出世界上第一架由3D打印的飞机Sulsa——整体结构符合空气学动力,皆由3D打印机打印完成,包括机翼、机体和舱门,最终组装成型。该飞机采用无人驾驶模式,工程师借由控制器对飞机进行了试驾飞行。最高时速接近160千米,巡航非常安静。
工程师与Sulsa
2012年,苏格兰专家首次用3D打印技术,以人体细胞打印出人造肝脏组织。
专家展示3D打印的人造肝脏组织
2014年,全球首款3D打印的笔记本电脑Pi-Top开始预售。
Pi-Top
2015年,全球首座由3D打印的模块新材料别墅在中国西安搭建完成。
21世纪,3D打印这项技术已经跨领域应用于教学教育、医疗行业、工业设计、模具制造、土木工程和施工、地理信息系统等各个领域,并取得斐然成绩。
1.19世纪末,美国研究出了的照相雕塑和地貌成形技术,随后产生了打印技术的3D打印核心制造思想。
2.20世纪80年代以前,三维打印机数量很少,大多集中在“科学怪人”和电子产品爱好者手中。主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。甚至有汽车专家打印出了汽车零部件,然后根据塑料模型去订制真正市面上买到的零部件。
3.1979年,美国科学家RF Housholder获得类似“快速成型”技术的专利,但没有被商业化。
4.到20世纪80年代后期,美国科学家发明了一种可打印出三维效果的打印机,并已将其成功推向市场,3D打印技术发展成熟并被广泛应用。普通打印机能打印一些报告等平面纸张资料。而这种最新发明的打印机,它不仅使立体物品的造价降低,且激发了人们的想象力。
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