研究者們在多材料打印上已經(jīng)取得了一定的進展,但除非這些進展達到成熟并有效,否則材料依然會是3D打印的一大障礙。機器的限制3D打印技術(shù)在重建物體的幾何形狀和機能上已經(jīng)獲得了一定的水平,幾乎任何靜態(tài)的形狀都可以被打印出來,但是那些運動的物體和它們的清晰度就難以實現(xiàn)了。這個困難對于制造商來說也許是可以解決的,但是3D打印技術(shù)想要進入普通家庭,每個人都能隨意打印想要的東西,那么機器的限制就必須得到解決才行。知識產(chǎn)權(quán)的憂慮在過去的幾十年里,音樂、電影和電視產(chǎn)業(yè)中對知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)注變得越來越多。3D打印技術(shù)也會涉及到這一問題,因為現(xiàn)實中的很多東西都會得到更加的傳播。人們可以隨意復(fù)制任何東西,并且數(shù)量不限。如何制定3D打印的法律法規(guī)用來保護知識產(chǎn)權(quán),也是我們面臨的問題之一,否則就會出現(xiàn)泛濫的現(xiàn)象。道德的挑戰(zhàn)3D打印械[13]道德是底線。什么樣的東西會違反道德規(guī)律是很難界定的,如果有人打印出生物和組織,在不久的將來會遇到極大的道德挑戰(zhàn)?;ㄙM的承擔(dān)3D打印技術(shù)需要承擔(dān)的花費是高昂的。臺3D打印機的售價為1萬5。如果想要普及到大眾,降價是必須的,但又會與成本形成。每一種新技術(shù)誕生初期都會面臨著這些類似的障礙。研究光敏材料3D打印技術(shù)的主要有美國3Dsystem公司和以色列object公司。黑龍江金屬杯砂型3D打印供應(yīng)商家
在3D打印中,3D數(shù)字化模型是前提和基礎(chǔ),3D打印是結(jié)果,它使3D模型“落地開花”。但是,在很多情況下,3D模型并不能直接輸出給3D打印機或者打印出來的物體不滿足用戶的需求。這時,就需要經(jīng)過一些幾何建模與處理的方法,將輸入的3D模型進行修正、調(diào)整、處理和優(yōu)化,使其能更好地滿足3D打印的需求,避免打印出的物體無法正常發(fā)揮功能。在計算機圖形學(xué)或計算機輔助幾何設(shè)計中,3D建模的主要目的是為造型、渲染或動畫,考慮的是模型的數(shù)學(xué)屬性,比如曲面的形狀、連續(xù)性、光滑性、材質(zhì)、變形等性質(zhì);而在3D打印中,3D模型輸出的是一個實物模型,更多需要考慮的是實物模型的物理屬性(力學(xué)屬性與功能屬性)。因此,傳統(tǒng)的3D建模與處理的手段需要進一步修正和加強,需要在建模的過程中就考慮到輸出實物模型的力學(xué)及功能屬性。一方面,模型的數(shù)學(xué)屬性影響著其物理屬性;另一方面,對物理屬性的要求影響著數(shù)學(xué)屬性的修改,這兩個屬性相互影響,往往在處理和優(yōu)化的過程中需要迭代進行。我們稱之為面向制造的幾何設(shè)計與優(yōu)化(Fabricationorientedgeometricdesignandoptimization)。這里具有大量的幾何處理與優(yōu)化的計算問題,我們簡要總結(jié)如下:1.幾何計算問題:給定一個3D數(shù)字模型。湖南機器人砂型3D打印銷售價格LOM技術(shù)成型多使用紙材、PVC薄膜等材料,價格低廉且成型精度高。
該公司首席執(zhí)行官阿維·賴興塔爾說:“這的確是一種巧奪天工的技術(shù)?!盵18]3D打印應(yīng)用領(lǐng)域編輯3D打印國際空間2018年12月3日,這臺名為Organaut的突破性3D打印裝置,執(zhí)行“58號遠征”(Expedition58)任務(wù)的“聯(lián)盟MS-11”飛船送往國際空間站。打印機由Invitro的子公司“3D生物打印解決方案”(3DBioprintingSolutions)公司建造。Invitro隨后收到了從國際空間站傳回的一組照片,通過這些照片可以看到老鼠甲狀腺是如何被打印出來的。美國計劃于2019年春季將生物打印機送上國際空間站。[11]3D打印海軍艦艇2014年7月1日,美國海軍試驗了利用3D打印等先進制造技術(shù)快速制造艦艇零件,希望借此提升執(zhí)行任務(wù)速度并降低成本。[19]2014年6月24日至6月26日,美海軍在作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)活動中舉辦了屆制匯節(jié),開展了一系列“打印艦艇”研討會,并在此期間向水手及其他相關(guān)人員介紹了3D打印及增材制造技術(shù)。美國海軍致力于未來在這方面培訓(xùn)水手。采用3D打印及其他先進制造方法,能夠提升執(zhí)行任務(wù)速度及預(yù)備狀態(tài),降低成本,避免從世界各地采購艦船配件。美國海軍作戰(zhàn)艦隊后勤科副科長PhilCullom表示,考慮到成本及海軍后勤及供應(yīng)鏈現(xiàn)存的漏洞,以及面臨的資源約束。
多噴頭的3D打印機能夠?qū)Χ喾N材料進行組合打印。通過材料的堆疊和組合,打印的物品具有與單一材料所不同的物理和力學(xué)的特性。因此,通過不同材料的組合,可以產(chǎn)生性能不同的“新的材料”。這個優(yōu)勢提供給了我們利用控制材料的分布來控制物品的物理、力學(xué)及結(jié)構(gòu)的特性,從而能產(chǎn)生多樣化的物品,增加產(chǎn)品的靈活性??傊?,3D打印技術(shù)被看重的三大優(yōu)勢是加速產(chǎn)品的研發(fā)過程、提供個性化和定制產(chǎn)品和增加生產(chǎn)的靈活性。從成型工藝上看3D打印突破了傳統(tǒng)成型方法,無需先行制作模具和機械加工,通過快速自動成型硬件系統(tǒng)與CAD軟件模型結(jié)合就能夠制造出各種形狀復(fù)雜的產(chǎn)品,這使得產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)周期縮短,生產(chǎn)成本大幅下降。當然,3D打印作為一項年輕的成型工藝,還存在著許多的不足,比如成型時間慢、精度低、材料種類少、無法大批量生產(chǎn)等。現(xiàn)階段3D打印的實際使用仍屬于快速成型范疇,即為企業(yè)在生產(chǎn)正式的產(chǎn)品前提供產(chǎn)品原型的制造,業(yè)內(nèi)也稱作手板。因此,3D打印成型工藝現(xiàn)階段是作為與傳統(tǒng)制造工藝互補的方式存在,要成為主流的生產(chǎn)制造技術(shù)還尚需時日。但是要相信,人類對技術(shù)的追求是無限的,隨著3D打印設(shè)備和打印材料的研發(fā)的不斷進步,3D打印技術(shù)會越來越被得到使用。材料是3D打印的物質(zhì)基礎(chǔ),是當前制約3D打印發(fā)展的瓶頸之一。
日前,東京大學(xué)的一群學(xué)生在建筑師隈研吾(KengoKuma)的帶領(lǐng)下,使用3D打印筆創(chuàng)建了一個極其復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)。這個建筑――該團隊將之稱為“大型手繪結(jié)構(gòu)”――是創(chuàng)作者們在數(shù)字化追蹤系統(tǒng)的指導(dǎo)下,使用3D打印筆擠出的熱塑性塑料在3D空間里手工”繪制”的。亞克力連接桿創(chuàng)作者們使用3D打印筆擠出的這些線段通過亞克力桿連接,從而構(gòu)建出在張緊時有很好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,同時在壓縮時還具有一定強度的對象。這使得該結(jié)構(gòu)比大多數(shù)的3D打印結(jié)構(gòu)更加耐用,而使得每個創(chuàng)造者在制造過程中可以根據(jù)自己的喜好自由發(fā)揮。該團隊的成員之一KevinClement相信該項目可以幫助證明人類的直覺仍然能夠在數(shù)字化建造技術(shù)中發(fā)揮作用?!凹夹g(shù)傳統(tǒng)上就是用來自動化和代替人的勞動的?!彼f,“但是這種方法的問題在于它未能利用人類直覺在制造過程中的優(yōu)勢。”城市規(guī)劃建造意義長遠城市規(guī)劃建造意義長遠他補充說:“我們相信我們的方法可以改變當前機器制造和人類制造一分為二的現(xiàn)狀?!盋lement和他的團隊屬于東京大學(xué)的Obuchi實驗室,并作為作為全球30個建筑與城市規(guī)劃項目的一部分接受前建筑協(xié)會課程主任YusukeObuchi的領(lǐng)導(dǎo)。這個更大的項目是由日本***建筑師隈研吾監(jiān)督的。粉末狀3D打印材料的顆粒呈現(xiàn)球形狀,半徑在100微米以下。北京葫蘆砂型3D打印廠家直銷
常見的3D打印機,現(xiàn)在價格只要幾千元,也是進入家庭和個人工作室(創(chuàng)客) 多的3D打印設(shè)備。黑龍江金屬杯砂型3D打印供應(yīng)商家
[27]3D打印脊椎植入人體2014年8月,北京大學(xué)研究團隊成功地為一名12歲男孩植入了3D打印脊椎,這屬全球首例。據(jù)了解,這位小男孩的脊椎在一次足球受傷之后長出了一顆惡性,醫(yī)生不得不選擇移除掉所在的脊椎。不過,這次的手術(shù)比較特殊的是,醫(yī)生并未采用傳統(tǒng)的脊椎移植手術(shù),而是嘗試先進的3D打印技術(shù)。[28]研究人員表示,這種植入物可以跟現(xiàn)有骨骼非常好地結(jié)合起來,而且還能縮短病人的康復(fù)時間。由于植入的3D脊椎可以很好地跟周圍的骨骼結(jié)合在一起,所以它并不需要太多的“錨定”。此外,研究人員還在上面設(shè)立了微孔洞,它能幫助骨骼在合金之間生長,換言之,植入進去的3D打印脊椎將跟原脊柱牢牢地生長在一起,這也意味著未來不會發(fā)生松動的情況。[28]3D打印手掌[29]3D打印手掌殘疾2014年10月,醫(yī)生和科學(xué)家們使用3D打印技術(shù)為英國蘇格蘭一名5歲女童裝上手掌。這名女童名為海莉·弗雷澤,出生時左臂就有殘疾,沒有手掌,只有手腕。在醫(yī)生和科學(xué)家的合作下,為她設(shè)計了假肢并成功安裝。[29]3D打印心臟救活2周大先心病嬰兒2014年10月13日,紐約長老會醫(yī)院的埃米爾·巴查博士(Bacha)醫(yī)生就講述了他使用3D打印的心臟救活一名2周大嬰兒的故事。這名嬰兒患有先天性心臟缺陷。黑龍江金屬杯砂型3D打印供應(yīng)商家
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