3D打印技术学年论文

山东工商学院

信息与电子工程学院

学年论文

题目：3D打印技术

班级：电子131 姓名： XXXXX 学号： XXXXXXX 提交时间： 2016.4.11

3D打印技术

XXX

(山东工商学院信息与电子工程学院山东烟台 262000)

【摘要】:3D打印（3D Printing），即快速成型技术的一种，其实质是增材制造技术，被誉为是第三次工业革命的重要标志之一。近年来，国内外3D打印技术蓬勃发展，在多个方面有着广泛地应用。本文通过介绍3D打印技术的概念及原理，回顾了3D打印技术的发展历史，阐述了国内外3D打印技术及产业的现状，介绍了3D打印技术最新的技术，并结合相关数据，对3D打印的发展趋势有一定预见性的分析。

【关键词】:3D打印;CAD模型;快速成型;发展现状;发展前景

中国分类号：TP751 文献标示码：A

3D Printing Technology

XXX

(Shangdong Institute of Business and Technology Institute of Information ELEC Shandong Yantai 262000)

【Abstract】:3D printing, (3D Printing), namely a kind of rapid prototyping technology, the essence of which is to add material manufacturing technology, is known as one of the important symbol of the third industrial revolution. 3D printing technology at home and abroad in recent years, the booming development, are widely used in several ways. In this paper, through the introduction of the concept and principle of 3D printing technology, reviews the development history of 3D printing, 3D printing technology at home and abroad is expounded and the industry status quo, introduces the latest technology, 3D printing technology and combining with related data, the development trend of 3D printing has certain predictive analysis.

【Keywords】:3D printing;CAD model;Rapid prototyping;Current situation of the development;Prospects for development

一、引言

随着时代的进步，我们的生活水平日渐提升，同时，人口也在急剧的增长，我们需要越来越多的物品来满足物质生活条件。这就势必造成我们对物品的要求也会越来越高，做工精细、独特且非量产的物品会受广大人们的喜爱。如今，我们拥有了3D打印这一先进的技术，我们可以通过3D打印机来打印各种我们所需要的、想要的。3D打印技术应用面广，它可以用于医疗行业、科学研究、产品模型、建筑设计、制造业及食品等，前景广泛。

二、3D打印技术简介

3D打印技术是增材制造技术的一种，近几年该技术发展迅猛，潜力巨大，是当前最热门的新兴技术之一。3D打印机根据三维CAD模型将塑料、金属粉末或固体无机物粉末等可黏合材料通过不同类型的喷头，逐层堆积在工作台上并最终形成目标零件。简单的讲，3D 打印制造技术就是快速制造新产品首版样件的技术，它可以在没有任何刀具、模具及工装夹具的情况下，快速直接的实现零件的单件生产。该技术突破了制造业的传统模式，特别适合于新产品的开发、单件或少批量产品试制等。它是机械工程、计算机CAD、电子技术、数控

技术、激光技术、材料科学等多学科相互渗透与交叉的产物。它可快速，准确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或零件，以便进行快速评估，修改及功能测试，从而大大缩短产品的研制周期，减少开发费用，加快新产品推向市场的进程。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。在生物工程与医学、建筑、服装等领域，3D打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间。

三、3D打印技术原理

3D打印技术是一种逐层制造技术，它采用离散/堆积成型原理，其过程是：先得到所需零件的计算机三维曲面或实体模型；然后根据工艺要求，将其按一定厚度进行分层，将原来的三维模型变成二维平面信息，即离散过程；再将分层后的数据进行一定的处理，加入加工参数，产生数控代码；在微机控制下，数控系统以平面加工方式，有序地连续加工出每个薄层，并使它们自动粘接而成型，从而制造出所需产品的实物样件或成品，这就是材料的堆积过程。各种3D打印技术的过程都包括CAD模型建立、生成STL文件格式、3D打印制作、模型分层切片和后置处理五个步骤。3D打印技术需要依托多个学科领域的尖端技术，主要包括以下方面：信息技术，即要有先进的设计软件及数字化工具，辅助设计人员制作出产品的三维数字模型，并根据模型自动分析出打印的工序，自动控制打印器材的走向；精密机械，即3D打印技术以“每层的叠加”为加工方式，产品的生产要求高精度，必须对打印设备的精准程度、稳定性有较高的要求；材料科学，即用于3D打印的原材料较为特殊，必须能够液化、粉末化、丝化，在打印完成后又能重新结合起来，并具有合格的物理、化学性质。四、3D打印技术发展历史

3D打印思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。20世纪80年代中期，SLS被在美国得克萨斯州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利。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。2003年以来三维打印机的销售逐渐扩大，价格也开始下降。2005年，Z Croooration推出了世界上第一台离精度彩色3D打印机一SpeCTRum 2510。2008年，第—个基于RepRap的3D打印机发布，代号为“Darwin”，它能够打印自身50%元件，体积仅—个箱子大小。2011年7月在英国埃克塞特大学领导下的布鲁内尔大学研究组及应用程序开发商Delcam公司的研究人员展示了世界上第一台巧克力3D打印机。2011年8月，世界上第一架3D打印飞机由英国南安营敦大学的工程师剑建完成。9月，维也纳科技大学开发了更小、更轻、更便宜的3D打印机，这个超小3D打印机重1.5kg，报价约1200欧元。2012年11月中国宣布是世界上唯一掌握大型结构关键件激光成型的国家。2012年12月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。2013年11月全球首支3D打印金属枪问世，原型模板为经典的M1911式手枪，由总部位于得州奥斯汀的3D打印公司“固体概念”（SolidConcepts）团队设计并制造。

五、3D打印技术国外发展现状

经过十多年的探索和发展，3D打印技术有了长足的进步，目前已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。目前国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂直速率，并可实现24位色彩的彩色打印。目前，在全球3D打印机行业，美国3D System 和Stratasys两家公司的产品占据了绝大多数市场份额。此外，在此领域具有较强技术实力和特色的企业/研发团队还有美国的Fab@Home和Shapeways、英国的Reprap等。3D Systems 公司是全世界最大的快速成型设备开发公司。于2011年11月收购了3D打印技术的最早发明者和最初专利拥有者Z Corporation公司之后，3D Systems奠定了在3D打印领域的龙头地位。Stratasys公司2010年与传统打印行业巨头惠普公司签订了OEM合作协议，生产