那么,三維打印機(jī)倒底能普及到何種程度呢?要回答這個(gè)問(wèn)題,還是讓我們先來(lái)認(rèn)識(shí)一下它的構(gòu)造和技術(shù)原理。
一、認(rèn)識(shí)三維打印機(jī)
維打印機(jī)在過(guò)去通常又被稱(chēng)為“快速成型機(jī)”。它通過(guò)對(duì)電腦中三維軟件的識(shí)別,進(jìn)行STL(三角網(wǎng)格格式)轉(zhuǎn)換,再結(jié)合切層軟件確定擺放方位和切層路徑,并進(jìn)行切層工作和相關(guān)支撐材料的構(gòu)造。最后使用噴頭將固態(tài)的線(xiàn)型成型材料加熱成半熔融狀態(tài)之后擠出來(lái),和支撐材料自下而上,一次一層的構(gòu)鑄成最終實(shí)體。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō),可以理解為軟件把物體分成若干個(gè)橫截面,而三維打印機(jī)將這些橫截面一次一層的沉淀、堆積,最終形成我們所需的實(shí)體。
從它整個(gè)成像的過(guò)程來(lái)看,我們知道三維打印機(jī)至少由:軟件控制系統(tǒng)、成型材料、支撐材料、成型材料匣、支撐材料匣、噴頭、加熱模組、成型空間等幾大部份構(gòu)成(如圖)。其中成型材料和支撐材料就相當(dāng)于我們普通打印機(jī)的耗材,也有的機(jī)型不需要支撐材料,大大降低了用戶(hù)的后期使用成本,如美國(guó)Z Corperation公司的Z系列機(jī)型。
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| 三維打印成像原理 |
為了讓大家對(duì)三維打印機(jī)有一個(gè)更具體的了解,我們可以將其中比較著名的Z Corperation公司和Stratasys公司的產(chǎn)品作一個(gè)簡(jiǎn)略的介紹。
1、Dimension三維打印機(jī)
桌面型ABS立體打印系統(tǒng)Dimension是美國(guó)Stratasys公司基于自身專(zhuān)利技術(shù)FDM(熔融擠制成型)制程技術(shù)研發(fā)出來(lái)的一套針對(duì)辦公環(huán)境使用的三維打印機(jī),主要有Dimension
BST和Dimension SST兩個(gè)系列。
此款機(jī)型具備自動(dòng)切層和自動(dòng)建立/移除支撐路徑,成型大小為203mm X 203mm X 305mm。它可采取黑、白、紅、黃、藍(lán)等多種顏色的ABS熱塑膠為成型材料。在材料方面,Dimension BST采用的易剝除性支撐材料,只需用手,輕易的將支撐材料從成品中移除。而Dimension SST采用水溶性支撐材料,根本不須動(dòng)手。
2、ZPrinter 310 Plus
美國(guó)Z Corperation公司在2005年就推出了ZPrinter 310的升級(jí)產(chǎn)品——ZPrinter 310 Plus。這款機(jī)型不僅擁有比過(guò)去Z310更高的精確度和打印速度,就連成型材料也作了大大的改進(jìn)。
專(zhuān)為ZPrinter 310Plus而生的zp130成型材料實(shí)際是一種多用途的固體粉末,結(jié)合加熱成型型腔功能,可以打印復(fù)雜的幾何體和薄壁件,并使其實(shí)體分辨率高達(dá)450dpi,比Z310翻了一半。從后期使用成本來(lái)說(shuō),由于Z Corp公司大多是采取固體粉末為成型材料,所以不必使用支撐材料,既節(jié)約了使用成本,又使操作、維護(hù)變得更容易上手。
無(wú)論是Stratasys公司的桌面型設(shè)計(jì)還是Z Corp公司的使用成本理念,我們都可以從中感受到三維打印機(jī)正朝我們的現(xiàn)實(shí)生活步步逼近。山雨欲來(lái)風(fēng)滿(mǎn)樓,現(xiàn)在這股“風(fēng)”吹到哪里了呢?
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二、三維打印機(jī)的現(xiàn)狀
目前,三維打印機(jī)除了能夠在制造業(yè)中生成各種模型外,由于它的占地空間和環(huán)保理念都逐步適應(yīng)了現(xiàn)代商務(wù)區(qū)的要求,也開(kāi)始應(yīng)用于教育、建筑、設(shè)計(jì)等多個(gè)行業(yè)。美國(guó)Stratasys公司的桌面型ABS三維打印機(jī)就是專(zhuān)門(mén)針對(duì)辦公室環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的,無(wú)噪音,無(wú)有害氣體。在各個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域,使用三維打印機(jī)能夠輕松將電腦中的效果模型轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)物,更直觀的表達(dá)出設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念,便于交流和演示,同時(shí)切身體會(huì)該設(shè)計(jì)模型的手感,這是僅僅依靠計(jì)算機(jī)中CAD三維圖像展示所不能做到的。此外,我們可以將龐大的模型,分解成各個(gè)小型“零件”,成型之后再拼湊粘合,如房地產(chǎn)中的小區(qū)沙盤(pán)。
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| ZPrinter 310 |
但如果要將三維打印機(jī)像電腦一樣應(yīng)用到我們普通消費(fèi)都的生活中,還存在一些具體的問(wèn)題:
1、打印速度問(wèn)題
早期的三維打印機(jī)形成一套模具得花兩三天的時(shí)間,隨著打印技術(shù)的提高和成型材料的改進(jìn),一般都用每分鐘打印多少層來(lái)計(jì)算其工作速度,像上面提到的Dimension和ZP310Plus,每分鐘都可以達(dá)到兩三層的速度,形成一套模具只需幾個(gè)小時(shí)。但這種速度也只適用于為了提高工作效率和質(zhì)量的相關(guān)企業(yè),暫時(shí)無(wú)法被家庭用戶(hù)所接受。
2、購(gòu)買(mǎi)成本問(wèn)題
目前不同三維打印機(jī)的報(bào)價(jià)相差很大,但依舊徘徊在幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)人民幣,這個(gè)數(shù)字對(duì)家庭用戶(hù)來(lái)說(shuō),不如去買(mǎi)套房子。相關(guān)研究人員表示:“隨著技術(shù)的成熟和應(yīng)用的擴(kuò)展,三維打印機(jī)的價(jià)格有望跌到幾百英鎊?!睋Q句話(huà)說(shuō),在不久的將來(lái),我們可以花幾千元人民幣來(lái)買(mǎi)一臺(tái)三維打印機(jī),相比如今大行其道的照片級(jí)噴墨打印機(jī)來(lái)說(shuō),這個(gè)價(jià)格已經(jīng)不是很高了,仿佛是可以接受的。
3、成型材料問(wèn)題
三維打印機(jī)的成型材料多是采用化學(xué)聚合物,在這里,我們不僅僅是擔(dān)心它的后期使用成本問(wèn)題。因?yàn)槿绻屗谌胛覀兊募彝ド睿敲催@種材料是否安全將是一個(gè)很重要的參考因素。比如我們想通過(guò)三維打印機(jī)制作一個(gè)個(gè)性化的杯子,但由于成型材料不可食用等不利因素,使這個(gè)杯子只可遠(yuǎn)觀而不可褻玩焉,那就失去了它的意義。
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三、三維打印機(jī):我的未來(lái)不是夢(mèng)
相信大家都聽(tīng)說(shuō)過(guò)這樣一個(gè)小故事:兩個(gè)鞋廠(chǎng)的推銷(xiāo)員來(lái)到一個(gè)島上,發(fā)現(xiàn)這個(gè)島上的人都不穿鞋。其中一個(gè)推銷(xiāo)員就跑回去說(shuō):“沒(méi)市場(chǎng),因?yàn)榇蠹叶疾淮┬保硪粋€(gè)推銷(xiāo)員跑回去卻說(shuō):“市場(chǎng)太大了,那里的人都還沒(méi)有鞋穿?!彼?,并不是產(chǎn)品去迎合需求,尤其在如今日新月異的潮流變革中,更需要先導(dǎo)者用產(chǎn)品去創(chuàng)造需求。
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我們的三維打印機(jī)也是如此,乍一看,這個(gè)生產(chǎn)模具的像電冰箱一樣大小的三維打印機(jī)對(duì)普通消費(fèi)者并沒(méi)有什么實(shí)際用處,但事實(shí)上它卻隱藏著深不可測(cè)的市場(chǎng)潛力。通過(guò)成型材料的改進(jìn),我們不僅可以按自己的設(shè)計(jì)制作各種裝飾品,還可以制作個(gè)性化的餐具或者兒童玩具。而且未來(lái)的成型材料不會(huì)只局限于塑料制品,甚至連金屬、陶瓷等物品也可通過(guò)三維打印機(jī)來(lái)成型。只要產(chǎn)品的應(yīng)用一旦打開(kāi)局面,三維打印機(jī)將更廣泛的在市場(chǎng)上出現(xiàn),并且隨著其生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,生產(chǎn)成本必然降低,或許價(jià)格也比現(xiàn)在的高端噴墨打印機(jī)貴不了多少。
在成型技術(shù)方面,各大廠(chǎng)商幾乎都已將重心轉(zhuǎn)入噴墨成型,與過(guò)去激光成型技術(shù)相比,速度更高,質(zhì)量更精確,最重要的是它的無(wú)污染性與安全性使得三維打印機(jī)由制造工廠(chǎng)搬進(jìn)了企業(yè)的辦公室,這不能不說(shuō)是一個(gè)質(zhì)的飛躍。
那么,它何時(shí)才能像照片打印機(jī)和掃描儀一樣,走進(jìn)我們普通消費(fèi)者的生活呢?我們還是拭目以待吧!






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