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3D打印機的工作原理是通過將數(shù)字模型切割為薄片,然后逐層打印這些薄片,一層一層地疊加,最終形成一個完整的實體物體。它的操作簡單,只需通過計算機軟件將3D模型發(fā)送給打印機,并選擇合適的材料,打印機就能夠自動完成打印過程。

國際上ISO/ASTM認可七種不同類型的增材制造技術(shù)：

1、光固化——紫外光通過逐點或逐層的光照,選擇性地固化液態(tài)樹脂；

2、粉末床熔合（PBF）——使用能量源（通常是激光或電子束）將粉末狀金屬或聚合物熔合在一起；

3、粘合劑噴射——沉積在金屬粉末或沙子上的粘合劑形成了幾何形狀；對于金屬,通常在打印之后還需要進行燒結(jié),以熔化粉末；

4、材料噴射——材料的液滴被精確地沉淀下來,以建立一個幾何體；

5、片材層壓——通過超聲波焊接、釬焊、粘合劑或化學(xué)手段將材料片材堆疊并層壓在一起；

6、材料擠出——聚合物長絲或顆粒等材料被加熱并通過噴嘴擠出；

7、定向能量沉積（DED）——金屬粉末或金屬絲被送入由激光或電子束產(chǎn)生的熔池中,過程類似于焊接。

另外,"混合制造"描述了一種,將增材制造與傳統(tǒng)的減材技術(shù)相結(jié)合的工藝。例如,一臺數(shù)控機床可以配備一個DED打印頭,使同一臺機器既能3D打印材料又能銑削。

同時,這七個系列中的每一個都有不同的3D打印細分類別。例如,定向能量沉積（DED）可以使用粉末或線材,用于制造金屬零件。光固化則包括立體光刻技術(shù)（SLA）和數(shù)字光處理（DLP）等類別,SLA是點掃描,而DLP一次固化一層。

1、建模

建模是將物體的數(shù)字模型創(chuàng)建出來的過程。這個過程可以通過計算機輔助設(shè)計(CAD)軟件來完成。在CAD軟件中,用戶可以創(chuàng)建出物體的數(shù)字模型,并對其進行編輯和修改。數(shù)字模型可以是任何形狀和大小,從簡單的幾何形狀到復(fù)雜的有機形狀都可以。

2、切片

切片是將數(shù)字模型分解成一系列的薄層的過程。這個過程可以通過切片軟件來完成。在切片軟件中,用戶可以設(shè)置每一層的厚度和其他參數(shù)。切片軟件將數(shù)字模型分解成一系列的薄層,并將每一層轉(zhuǎn)化為一組指令,這些指令將用于控制3D打印機的打印過程。

3、打印

打印是將數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為實體物體的過程。這個過程可以通過3D打印機來完成。在3D打印機中,打印材料被加熱到熔點,并通過噴嘴噴出來。噴嘴沿著每一層的路徑移動,并將打印材料逐層堆積起來,直到整個物體被制造出來。

1、制造業(yè)和工業(yè)應(yīng)用：3D打印技術(shù)在制造業(yè)中主要用于原型制作、快速制造和小批量生產(chǎn)。它可以制造復(fù)雜的零件、模具、工具,如發(fā)動機部件和座椅支架,從而降低制造成本和提高生產(chǎn)效率。

2、醫(yī)療領(lǐng)域：在醫(yī)療領(lǐng)域中,3D打印技術(shù)具有巨大潛力。它可以用于制造個性化的醫(yī)療器械、植入物、義肢和假體,據(jù)患者的身體結(jié)構(gòu)定制,以提供更好的適配性和舒適性。此外,3D打印還可以用于生物打印,如組織工程和器官移植的研究。

3、航空航天業(yè)：3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域中用于制造復(fù)雜的零件、輕量化結(jié)構(gòu)和引擎部件。它可以提高航空航天設(shè)備的性能,并減少部件的重量。

4、汽車工業(yè)：汽車制造商主要使用3D打印技術(shù)來制造原型、定制零件和生產(chǎn)工具,如儀表盤面板和車門把手。這有助于加快汽車開發(fā)周期,降低成本并提高生產(chǎn)效率。

5、建筑業(yè)：3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域中被用于打印建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件,如預(yù)制混凝土墻板和建筑外觀裝飾。這可以降低建筑成本、加快施工速度,并且可以實現(xiàn)更復(fù)雜和創(chuàng)新的設(shè)計。

6、消費品：3D打印技術(shù)可以用于制造個性化的消費品,如定制的鞋子、眼鏡、珠寶和家居用品。

7、教育和研究：3D打印技術(shù)在教育和研究領(lǐng)域中被廣泛用于制作教學(xué)模型、實驗裝置和科研原型。

8、藝術(shù)和文化：藝術(shù)家和設(shè)計師使用3D打印技術(shù)來創(chuàng)作藝術(shù)品、雕塑和裝置藝術(shù)。這種技術(shù)為創(chuàng)意性和獨特性的表達提供了新的途徑。

9、食品業(yè)：3D打印技術(shù)在食品領(lǐng)域中被用于制作特殊形狀和結(jié)構(gòu)的食物,如巧克力、糖果和面點。

10、能源和環(huán)保：3D打印技術(shù)可以用于制造能源設(shè)備的部件,如太陽能板支架。此外,廢舊塑料可以被3D打印技術(shù)轉(zhuǎn)化為可再利用的產(chǎn)品,減少廢棄物的產(chǎn)生。

盡管3D打印技術(shù)目前已經(jīng)成熟,并在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,但隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展,3D打印技術(shù)的未來還將迎來更廣泛、更具創(chuàng)新性的應(yīng)用。隨著3D打印機不斷向高速、多樣化、無人化方向發(fā)展,未來的3D打印技術(shù)將可以推進制造業(yè)、醫(yī)療、數(shù)字藝術(shù)和消費市場的更多領(lǐng)域。此外,智能化技術(shù)的應(yīng)用和高質(zhì)材料的研發(fā)也將推動3D打印技術(shù)更快地向前發(fā)展。