3d打印技術(shù)的魅力在于它不需要在工廠操作,桌面打印機(jī)可以打印出小物品,而且,人們可以將其放在辦公室一角、商店甚至房子里;而自行車車架、汽車方向盤甚至飛機(jī)零件等大物品,則需要更大的打印機(jī)和更大的放置空間。3d打印技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需機(jī)械加工或任何模具,就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件,從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期,提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。與傳統(tǒng)技術(shù)相比,3d打印技術(shù)還擁有如下優(yōu)勢(shì):通過(guò)摒棄生產(chǎn)線而降低了成本;大幅減少了材料浪費(fèi);而且,它還可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無(wú)法制造出的外形,讓人們可以更有效地設(shè)計(jì)出飛機(jī)機(jī)翼或熱交換器;另外,在具有良好設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過(guò)程的情況下,3d打印技術(shù)還可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)制造過(guò)程,快速有效又廉價(jià)地生產(chǎn)出單個(gè)物品。由于不需要生產(chǎn)線,它降低了生產(chǎn)成本,也極大地減少了材料的浪費(fèi)。同時(shí),它還能夠制造特殊形狀的物品,制造大型薄壁件、鈦合金等難加工、易熱成型等零件,而傳統(tǒng)方法卻很難做到。3d打印技術(shù)還有其他重要的優(yōu)點(diǎn)。從傳統(tǒng)制造技術(shù)而言,大多數(shù)金屬和塑料零件是為了生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的,這就意味著它們會(huì)非常笨重,并且含有與制造有關(guān)但與其功能無(wú)關(guān)的剩余物。3d打印技術(shù)不是這樣的。在3d打印技術(shù)中,原材料只為生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品,借用3d打印技術(shù),
它生產(chǎn)出來(lái)的零件更加精細(xì)輕盈。當(dāng)材料沒(méi)有了生產(chǎn)限制后,就能以最優(yōu)化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能,因此,與機(jī)器制造出的零件相比,打印出來(lái)的產(chǎn)品的重量要輕60%,
并且同樣堅(jiān)固。總之,3d打印技術(shù)主要有以下優(yōu)點(diǎn):(a)制造快速3d打印技術(shù)是并行工程中進(jìn)行復(fù)雜原型或者零件制造的有效手段,能使產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具生產(chǎn)同步進(jìn)行,從而提高企業(yè)研發(fā)效率,縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期,極大降低了新品開(kāi)發(fā)的成本及風(fēng)險(xiǎn),對(duì)于外形尺寸較小,特異形的產(chǎn)品尤其適用。(b)cad/cam技術(shù)的集成?快速成型技術(shù)集成cad、cam、激光技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、化工、材料工程等多項(xiàng)技術(shù),使得設(shè)計(jì)制造一體化的概念完美實(shí)現(xiàn)。(c)完全再現(xiàn)三維效果?經(jīng)過(guò)快速成型制造完成的零部件,完全真實(shí)的再現(xiàn)三維造型,無(wú)論外表面的異形曲面還是內(nèi)腔的異形孔,都可以真實(shí)準(zhǔn)確的完成造型,不再需要再借助外部設(shè)備進(jìn)行修復(fù)。(d)材料種類繁多,到目前為止,各類3d打印機(jī)設(shè)備上所使用的材料種類有很多,樹(shù)脂、尼龍、塑料、石蠟、紙以及金屬或陶瓷的粉末,能滿足絕大多數(shù)產(chǎn)品對(duì)材料的機(jī)械性能需求。(e)創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益與傳統(tǒng)機(jī)械加工方式比較,開(kāi)發(fā)成本上節(jié)約10倍以上,同樣,快速成型技術(shù)縮短了企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,使的在新品開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)反復(fù)修改設(shè)計(jì)方案的問(wèn)題大大減少,也消除了修改模具的問(wèn)題,創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。(f)應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域廣?3d打印技術(shù)經(jīng)過(guò)這些年來(lái)的發(fā)展,在技術(shù)上已形成了一套體系,同樣,可應(yīng)用的行業(yè)也逐漸擴(kuò)大,從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到模具設(shè)計(jì)與制造,材料工程、醫(yī)學(xué)研究、文化藝術(shù)、建筑工程等等都逐漸的使用3d打印技術(shù),使得3d打印技術(shù)有著廣闊的前景。
3d打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域3d打印技術(shù)如今已在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用,人們用它來(lái)制造服裝、建筑模型、汽車制造業(yè)、醫(yī)療模具加工、巧克力食品以至航空航天器部件……“3d打印”在飛機(jī)、核電、火電等行業(yè)所使用的重型機(jī)械、高端精密機(jī)械裝備上,傳統(tǒng)的焊接和零部件加固的方法使得部件之間的連接并不牢固,但是使用3d打印技術(shù),出來(lái)的產(chǎn)品自然無(wú)縫連接,結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)固性和連接強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方法。2011年8月,英國(guó)南安普敦大學(xué)的工程師設(shè)計(jì)并試飛了世界上第一架“打印”出來(lái)的飛機(jī)。這架飛機(jī)的外殼由一款專門打印尼龍材質(zhì)的3d激光打印機(jī)一層層疊印而成,相當(dāng)輕便。
據(jù)報(bào)道,有輛名為“urbee”的汽車,部分采用3d打印技術(shù)制造。“urbee”橙紅色車身,3個(gè)輪子、雙座位,扁長(zhǎng)圓的外形顯得小巧可愛(ài),很有未來(lái)感,底盤為不銹鋼制成,包括玻璃嵌板在內(nèi)的所有外部組件都是通過(guò)stratasys公司的大型3d打印設(shè)備生產(chǎn)。用電力和汽油作為混合動(dòng)力,百公里耗油1.17l,單缸發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)功率只有5884w(8馬力),車速可達(dá)100~110km/h。人們已經(jīng)使用3d打印技術(shù)打印出了燈罩、身體器官、珠寶、根據(jù)球員腳型定制的足球靴、賽車零件、固態(tài)電池以及為個(gè)人定制的手機(jī)、小提琴等,有些人甚至使用該技術(shù)制造出了機(jī)械設(shè)備。3d打印機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也在隨著技術(shù)進(jìn)步而不斷擴(kuò)展。美國(guó)科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)出了能打印皮膚、軟骨、骨頭和身體其他器官的三維“生物打印機(jī)”。人們還使用3d打印機(jī)來(lái)制造雕塑并修復(fù)雕塑,制造由塑料和聚合物制成的三維物體并打印出了食品。
3d打印技術(shù)排除了使用工具加工、機(jī)械加工和手工加工,而且改動(dòng)技術(shù)細(xì)節(jié)的效率極高。在英國(guó),相同的技術(shù)被戈登·默里設(shè)計(jì)公司用來(lái)幫助制造前衛(wèi)的t.25型城市“生態(tài)汽車”,這款汽車已于2010年7月面世。
隸屬于歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)(eads)的一個(gè)科研小組正致力于利用3d打印技術(shù)打印出飛機(jī)的整個(gè)機(jī)翼。截止2011年3月研究者已使用三維打印技術(shù)制造出了飛機(jī)起落架的支架和其他飛機(jī)零件。
2013年5月6日,美國(guó)支持3d打印槍械的非營(yíng)利團(tuán)體“分布式防御”(defense?distributed)稱,世界第一支由3d打印的手槍已測(cè)試成功。這支手槍是在stratasys?dimension?sst?3d打印機(jī)上打印的。它由16個(gè)部分組成,其中15個(gè)部分是3d打印的,最后那個(gè)部分是一枚普通的任何五金店里都有的釘子。它的主體部分完全是用塑料制造的,只有撞針是金屬。