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3D新聞

純美式機器人教育不止于傳統(tǒng)構(gòu)建——3D打印

星之球科技 來源:鞍山青少年機器人協(xié)會2020-05-26 我要評論(0 )   

首先3D打印通過對立體空間的認識來達到提高學(xué)習(xí)興趣的目的;他把學(xué)生書本上一些比較抽象的知識轉(zhuǎn)化成立體可見的實際物體。鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維能力結(jié)合平常書本上所學(xué)的...

首先3D打印通過對立體空間的認識來達到提高學(xué)習(xí)興趣的目的;他把學(xué)生書本上一些比較抽象的知識轉(zhuǎn)化成立體可見的實際物體。鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維能力結(jié)合平常書本上所學(xué)的知識,3D打印促使整個學(xué)習(xí)環(huán)境的改變和創(chuàng)新。

其次3D打?。?DP)即快速成型技術(shù)的一種,又稱增材制造 ,它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。

最后3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型,后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造,已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。


一、歷史發(fā)展

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期,實際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同,打印機內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”,與電腦連接后,通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計算機上的藍圖變成實物。這打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。

二、原理技術(shù)

日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設(shè)計的平面物品,而所謂的3D打印機與普通打印機工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印機的打印材料是墨水和紙張,而3D打印機內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是實實在在的原材料,打印機與電腦連接后,通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計算機上的藍圖變成實物。通俗地說,3D打印機是可以“打印”出真實的3D物體的一種設(shè)備,比如打印一個機器人、打印玩具車,打印各種模型,甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為“打印機”是參照了普通打印機的技術(shù)原理,因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。這項打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。


三、打印過程

1、三維設(shè)計

三維打印的設(shè)計過程是:先通過計算機建模軟件建模,再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面,即切片,從而指導(dǎo)打印機逐層打印。

設(shè)計軟件和打印機之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產(chǎn)生的三維文件的掃描器,其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。

2、切片處理

打印機通過讀取文件中的橫截面信息,用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來,再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術(shù)的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

打印機打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以 DPI(像素/英寸)或者微米來計算的。一般的厚度為100微米,即0.1毫米。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。用傳統(tǒng)方法制造出一個模型通常需要數(shù)小時到數(shù)天,根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定。而用三維打印的技術(shù)則可以將時間縮短為數(shù)個小時,當(dāng)然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。

傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品,而三維打印技術(shù)則可以以更快,更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對較少的產(chǎn)品。一個桌面尺寸的三維打印機就可以滿足設(shè)計者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。

3、完成打印

三維打印機的分辨率對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠(在彎曲的表面可能會比較粗糙,像圖像上的鋸齒一樣),要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法:先用當(dāng)前的三維打印機打出稍大一點的物體,再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。


四、應(yīng)用領(lǐng)域

國際空間、海軍艦艇、航天科技、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、汽車行業(yè)、電子行業(yè)、私人定制、海底鋪路等。


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