那么,三維打印機倒底能普及到何種程度呢?要回答這個問題,還是讓我們先來認識一下它的構造和技術原理。
一、認識三維打印機
維打印機在過去通常又被稱為“快速成型機”。它通過對電腦中三維軟件的識別,進行STL(三角網(wǎng)格格式)轉換,再結合切層軟件確定擺放方位和切層路徑,并進行切層工作和相關支撐材料的構造。最后使用噴頭將固態(tài)的線型成型材料加熱成半熔融狀態(tài)之后擠出來,和支撐材料自下而上,一次一層的構鑄成最終實體。簡單點說,可以理解為軟件把物體分成若干個橫截面,而三維打印機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體。
從它整個成像的過程來看,我們知道三維打印機至少由: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成(如圖)。其中成型材料和支撐材料就相當于我們普通打印機的耗材,也有的機型不需要支撐材料,大大降低了用戶的后期使用成本,如美國Z Corperation公司的Z系列機型。
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| 三維打印成像原理 |
為了讓大家對三維打印機有一個更具體的了解,我們可以將其中比較著名的Z Corperation公司和Stratasys公司的產(chǎn)品作一個簡略的介紹。
1、Dimension三維打印機
桌面型ABS立體打印系統(tǒng)Dimension是美國Stratasys公司基于自身專利技術FDM(熔融擠制成型)制程技術研發(fā)出來的一套針對辦公環(huán)境使用的三維打印機,主要有Dimension
BST和Dimension SST兩個系列。
此款機型具備自動切層和自動建立/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,根本不須動手。
2、ZPrinter 310 Plus
美國Z Corperation公司在2005年就推出了ZPrinter 310的升級產(chǎn)品——ZPrinter 310 Plus。這款機型不僅擁有比過去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。
專為ZPrinter 310Plus而生的zp130成型材料實際是一種多用途的固體粉末,結合加熱成型型腔功能,可以打印復雜的幾何體和薄壁件,并使其實體分辨率高達450dpi,比Z310翻了一半。從后期使用成本來說,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、維護變得更容易上手。
無論是Stratasys公司的桌面型設計還是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正朝我們的現(xiàn)實生活步步逼近。山雨欲來風滿樓,現(xiàn)在這股“風”吹到哪里了呢?
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二、三維打印機的現(xiàn)狀
目前,三維打印機除了能夠在制造業(yè)中生成各種模型外,由于它的占地空間和環(huán)保理念都逐步適應了現(xiàn)代商務區(qū)的要求,也開始應用于教育、建筑、設計等多個行業(yè)。美國Stratasys公司的桌面型ABS三維打印機就是專門針對辦公室環(huán)境應用而設計的,無噪音,無有害氣體。在各個設計領域,使用三維打印機能夠輕松將電腦中的效果模型轉變?yōu)閷嵨?,更直觀的表達出設計師的設計理念,便于交流和演示,同時切身體會該設計模型的手感,這是僅僅依靠計算機中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。
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| ZPrinter 310 |
但如果要將三維打印機像電腦一樣應用到我們普通消費都的生活中,還存在一些具體的問題:
1、打印速度問題
早期的三維打印機形成一套模具得花兩三天的時間,隨著打印技術的提高和成型材料的改進,一般都用每分鐘打印多少層來計算其工作速度,像上面提到的Dimension和ZP310Plus,每分鐘都可以達到兩三層的速度,形成一套模具只需幾個小時。但這種速度也只適用于為了提高工作效率和質量的相關企業(yè),暫時無法被家庭用戶所接受。
2、購買成本問題
目前不同三維打印機的報價相差很大,但依舊徘徊在幾萬到幾十萬人民幣,這個數(shù)字對家庭用戶來說,不如去買套房子。相關研究人員表示:“隨著技術的成熟和應用的擴展,三維打印機的價格有望跌到幾百英鎊?!睋Q句話說,在不久的將來,我們可以花幾千元人民幣來買一臺三維打印機,相比如今大行其道的照片級噴墨打印機來說,這個價格已經(jīng)不是很高了,仿佛是可以接受的。
3、成型材料問題
三維打印機的成型材料多是采用化學聚合物,在這里,我們不僅僅是擔心它的后期使用成本問題。因為如果要讓它融入我們的家庭生活,那么這種材料是否安全將是一個很重要的參考因素。比如我們想通過三維打印機制作一個個性化的杯子,但由于成型材料不可食用等不利因素,使這個杯子只可遠觀而不可褻玩焉,那就失去了它的意義。
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三、三維打印機:我的未來不是夢
相信大家都聽說過這樣一個小故事:兩個鞋廠的推銷員來到一個島上,發(fā)現(xiàn)這個島上的人都不穿鞋。其中一個推銷員就跑回去說:“沒市場,因為大家都不穿鞋”,而另一個推銷員跑回去卻說:“市場太大了,那里的人都還沒有鞋穿?!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,更需要先導者用產(chǎn)品去創(chuàng)造需求。
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我們的三維打印機也是如此,乍一看,這個生產(chǎn)模具的像電冰箱一樣大小的三維打印機對普通消費者并沒有什么實際用處,但事實上它卻隱藏著深不可測的市場潛力。通過成型材料的改進,我們不僅可以按自己的設計制作各種裝飾品,還可以制作個性化的餐具或者兒童玩具。而且未來的成型材料不會只局限于塑料制品,甚至連金屬、陶瓷等物品也可通過三維打印機來成型。只要產(chǎn)品的應用一旦打開局面,三維打印機將更廣泛的在市場上出現(xiàn),并且隨著其生產(chǎn)規(guī)模的擴大,生產(chǎn)成本必然降低,或許價格也比現(xiàn)在的高端噴墨打印機貴不了多少。
在成型技術方面,各大廠商幾乎都已將重心轉入噴墨成型,與過去激光成型技術相比,速度更高,質量更精確,最重要的是它的無污染性與安全性使得三維打印機由制造工廠搬進了企業(yè)的辦公室,這不能不說是一個質的飛躍。
那么,它何時才能像照片打印機和掃描儀一樣,走進我們普通消費者的生活呢?我們還是拭目以待吧!






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