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3D打印机的构造与工作原理

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发表于 2013-12-11 11:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
3D打印机机又叫三维立体打印机,也可以称之为快速成型机,它是用液体或粉状塑料制造物品,能制造从牙刷到凉鞋等许多家庭用品。目前3D打印机
在建筑设计、食品制作、微型模型、复杂结构、零配件、趣味模型等领域都已经有了一定的应用。
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简单的3D打印原理

看了很多3D打印的视频和模型,你会被它神奇的克隆能力惊呆了,这太神奇了,完全是神奇的克隆机器嘛。这样的高科技到底是怎么工作的呢?

说起它的原理,它一点都不复杂,其运作原理和传统打印机工作原理基本相同,也是用喷头一点点“磨”出来的。只不过3D打印它的喷的不是墨水,而是液体或粉末等“打印材料”,利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。

下面我们就以Makerbot公司(这家公司的创始人之一Bre Pettis,曾经是一名普普通通的教师)的3D打印机为例来讲讲3D打印是怎么工作的。

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它的工作这样的。使用CAD软件来创建物品,如果你有现成的模型也可以,比如动物模型、人物、或者微缩建筑等等。然后通过SD卡或者USB优盘把它拷贝到3D打印机中,进行打印设置后,打印机就可以把它们打印出来,其工作结构分解图如下。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,打印原理是一样的。3D打印机主要是在打印前在电脑上设计了一个完整的三维立体模型,然后在进行打印输出

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3D打印与激光成型技术一样,采用了分层加工、叠加成型来完成3D实体打印。每一层的打印过程分为两步,首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水,胶水液滴本身很小,且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末,粉末遇到胶水会迅速固化黏结,而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下,实体模型将会被“打印”成型,打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型,而剩余粉末还可循环利用。
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3D打印的精度是控制的?

3D打印机要打印出逼真的3D物体,其中的最重要的是对物体的精度控制,比如细到发丝和纤维的打印。这是怎么做的呢?根据前面讲述的3D打印原理,我们知道3D打印是一层一层进行的。每打一层的厚度0.01毫米,这个厚度基本上人的肉眼很难看出。而且在每层的横切面,3D打印技术能够实现600dpi分辨率(dpi单位代表每英寸所打印的点数或线数,用来表示打印机打印分辨率),这是很高的精度了。我们知道高质量的印刷打印,一般要求是300dpi,这样的精度,即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。所以3D打印机在生产应用方面存在着巨大的潜力,并在珠宝首饰、工业设计、建筑、汽车、航天、医学高领域得到了广泛的应用。

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总结

普通用户在使用3D打印技术时通常面临这样的难题:并非每个人都能使用3D软件进行图像设计,并非每个人都买得起价格百万的3D打印机。但是“开源”、“社交”等互联网理念,使这些问题迎刃而解。

一些公司将3D建模软件分享到互联网,例如123D和Tinkercad,它们使用起来并不复杂,可以把一张iPhone照片,或旧名信片,转换成3D图像数据。另外一款名为Photofly的软件,只要你有一台单反相机或者是普通的卡片机,就可以将你自己的人像生成3D数据。

从工业领域到寻常百姓家,3D打印的产业链正在形成。“社会化制造”成为行业内外热议的一个话题,制造业的形态正在发生潜移默化的改变。未来我们有可能利用这项“野蛮”的技术来直接打印出手机。

无论如何,3D打印技术实现了一种可能,只要你有一台电脑,一个想法,不管你在穷乡僻壤,还是繁华都市,都可以通过自己的方式,改造这个世界——至少改变自己的世界


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