3d打印初期主要用來制作各種樣件,而如今,模具制作成了3d打印機的重要用途。3d打印技術可以追溯到1976年噴墨打印機的發明。1984年,查爾斯·赫爾將光學技術應用于快速原型制造,拉開了3d打印的帷幕。20世紀80年代以來,3d打印技術引起了全世界的關注,開始進入人們的視野和生活。如今,3d打印技術已經在制造、醫療、學術、航空航天和軍事等多個領域得到了很好的發展和應用。那3d打印機未來發展趨勢是怎樣的呢?
1、手工制造
3d打印技術在制造業中應用最為廣泛。從3d打印船舶和汽車、3d打印機器人和打印家具,到小型3d打印螺絲和螺母、工業零件和手機外殼,這些都可以通過3d打印堆疊起來。2014年,美國康奈爾大學的創意機器人實驗室HodLipson制造了微處理器、電池和機器人連接器等部件,能夠完全組裝輕型機器人。
3d打印模具在控制精密零件的制造成本方面也有一定的優勢。對于一些尺寸小、形狀復雜的零件,3d打印可以充分利用材料,合理控制零件的制造成本,對優化精密零件的制造工藝,提高企業利潤將產生積極的影響。除了以上幾個方面,3d打印模具在提高精密零件的性能,實現精密零部件的個性化制造方面也很突出。
對于一些尺寸小、形狀復雜的零件,3d打印可以充分利用材料,合理控制零件的制造成本,對企業優化精密零件的制造工藝,提高利潤將產生積極的影響。除了以上幾個方面,3d打印模具在提高精密零件的性能,實現精密零部件的個性化制造方面也很突出。
2、家庭消費娛樂
3d打印機大多功能單一,主要用于工程建設和醫學科學。由于其價格高、體積大,在家庭消費中的應用受到嚴重影響。然而,隨著用于家庭和個人應用的臺式3d打印機的出現,3d打印機在家庭消費市場的銷量日益增長。隨著家用3d打印機價格的不斷下降,打印機的功能也變得更加多樣化,3d打印機在家庭消費領域的應用范圍將迅速擴大。例如,在食品行業,2012年,賓夕法尼亞大學的科學家在實驗室使用3d打印機技術打印人造肉。
此外,一些家用小玩意,如花盆、筆筒、收納盒等,可以根據自己的意愿設計模型的形狀和大小,然后在電腦上建模后通過3d打印技術創建實體,從而為生活增添了不一樣的樂趣。如果家里有孩子,也可以利用3d打印為他們制作玩具,既培養了孩子動手動腦的能力,又節省了購買玩具的成本。
3、醫療領域
3d打印技術可用于快速準確地創建人體器官模型。借助器官模型,醫生可以診斷病人的病情。同時,人體器官模型可以幫助醫生術前充分討論,找到最佳的手術治療方案,從而有效縮短手術時間,降低手術風險。由于醫療模式的易用性,發達國家的市場正在迅速擴大。除了醫學模型,還可以利用3d打印制造高效藥物。由于藥物在大小和形狀上高度相似,且在成型過程中易于移植,因此具有廣闊的應用前景。美國科學家成功利用3d打印快速成型技術生產口服控釋片。
人造骨骼也可以通過3d打印來打印。采用可分解的工程材料作為打印材料,通過3d打印機可以打印出具有活性因子和疏松孔隙的人工骨骼。而人工骨植入活體后,經過一段時間的分解,鈣化物質可以被活體完全吸收,形成新的骨骼,這在動物實驗中得到了充分的驗證
隨著研究的不斷深入和技術的不斷進步,3d打印的應用領域將不斷擴大,打印材料將更加多樣化,打印設備的功能也將更加完善,這將很快對傳統的生產方式帶來深遠的影響,引領全球制造業新一輪的革命浪潮。3d打印無需開模、一體成型、生產周期短,特別適用于生產及快速交付結構復雜產品、小批量產品,因此被廣泛用于原型制作、定制生產以及復雜零部件制造等領域。3d打印被視為引領新一輪科技革命和產業變革的核心技術之一,發展前景廣闊。隨著經濟發展和生活水平提高,消費者更加追求個性化的需求,3d打印將與機器人、人工智能等技術一起,提高制造業生產線的柔性化程度,以更低成本生產定制產品,推動制造業生產方式由大規模生產向個性化定制轉變。