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3D打印技术的优势、局限是什么?目前技术应用情况怎么样?相关的研究依赖哪方面的突破?前景如何?对制造业的影响展望?

添加时间:2024-04-24 02:52:04

  3D打印技术的优势和核心在于可以实现传统制造业难以解决的个性化、复杂的、高难度的制造难题,是传统制造技术的一次重要革命。不过,其短板也非常明显:3D打印技术的打印周期较长,其本身还需要进一步完善和成熟,3D打印应用市场还没有启动,与3D打印想配套的材料还十分有限,广大用户还处于观望状态,国际国内还缺乏成熟的商业模式。

  众所周知,3D打印在个性化定制上具有无与伦比的优势,但目前3D打印技术主要还是集中于一些设计、验证和部分高精尖、复杂零部件制造提供一些个性化的定制服务、模具模型等方面,更广泛的生产生活应用还需要经过一段时间的沉淀和积累。比如,3D打印技术可以广泛应用到我们生产生活的很多方面,不仅仅是在设计和个性化定制服务领域,即使是在工业和设计、文化创意、文物修复、教育培训、模具制造、原型制造、个性化金属产品直接制造、打印牙齿、骨骼修复、等很多领域也都有很好的应用前景。

  3D打印技术的成熟和完善,对我们经济社会事业的发展具有积极地意义和作用:

  1.3D打印技术进入家庭、进入校园将是一个长期趋势,有助于鼓励孩子创新,提高孩子动手、动脑能力。

3D打印技术的优势、局限是什么?目前技术应用情况怎么样?相关技术的研究依赖哪方面的技术突破?前景如何?对制造业的影响展望?

  2.3D打印技术在工业领域的应用,重点是解决我们传统制造技术不能解决的高难度、复杂的、个性化设计制造的难题,有助于我们开发胡更多高精尖的产品,提高我们工业整体竞争力。3D打印技术本身的定位,不是要取代传统制造技术,而是对传统制造技术的改造和提升。

  3.在生物医学领域,通过3D打印技术的应用,可以实现人体,解决人体细胞排异等技术难题。

  4.3D打印技术可以促进我国新材料、智能材料和智能装备产业的进一步发展,以及实现智能制造技术的新的突破。

  与此同时,3D打印技术产业的崛起,还将带动设计、创意、软件开发、教育培训、装备制造、材料、模具等相关产业的发展。

  但现在3D打印技术仍处在推广期,相信三年或者五年以后,3D打印技术的产业化将会得到大规模发展。

  优势一:制造复杂物品不增加成本。从传统意义上来说,物品形状越复杂,制造的成本就相应的随之增高,这对企业来说无疑是一笔不菲的支出。但是随着3D打印机的普遍应用,物品的复杂度将不再与成本形成正比关系。不管制造的物品形状有多复杂,3D打印机都能够轻松解决,并且不增加成本,因为3D打印复杂的物品和打印一个简单的物品并不存在任何关系,3D打印的费用只是按照材料成本和时间成本以及机器损耗成本进行计算的,所以,3D打印的出现改变了传统意义上的定价方式以及计算制造成本的方式。

  优势二:产品多样化不增加成本。人们的思想是不断变化的,设计也是不断改成出新的。对于传统行业来说,产品多样化,不仅是对制造的考验,更是对企业实力的考验。因为产品多样化对于各种成本的增加是不可估量的。但3D打印机就是不同的,它就像哆来A梦一样,可以随心所欲做出不同形状的物品,所以3D打印与传统制造设备相比,3D打印省去了培训机械师和购置新设备的成本,3D打印机只需要不同数字的设计蓝图和新的原材料即可。

  优势三:无需组装。3D打印,是一体成型。传统的大规模生产是建立在一条生产线上,需要人工组装。产品的部件越多,所花费的时间成本和人力成本就越多。但3D打印就不同,3D打印的过程是一体成型,不需要去组装,省略组装就缩短了供应链,节省在劳动力和运输方面的花费。供应链越短,污染也越少。

  优势四:零时间交付。3D打印由于其特殊性,可以进行现场实地打印,所以这在一定的基础上减少了企业的库存风险,企业可以按照客户的需求进行生产,这在不久的将来,可能会成为一种新的商业模式。同时,企业还可以根据用户的需求,实行就近法则,零时间的交付时生产可以最大限度的减少运输成本。

  优势五:设计空间无限。由于受传统制造技术的影响,很多极具创意的设计不能呈现在大众视野中,这在一定的基础上限制了设计师的设计创新。例如,传统的木制车床只能制造圆形物品,轧机只能加工用铣刀组装的部件,制模机仅能制造模铸形状。但现在,3D打印机可以突破这些局限,开辟巨大的设计空间,甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状,这为设计师打开了设计创新的物质条件。

  优势六:零技能制造。一项技能没有几年的时间是没办法学会的,批量生产和计算机控制的制造机器降低人们对技能的依赖,但是传统的制造及其还是需要专业人员进行机器调整和校准。3D打印的推出,改变了这一方式,人们只要有三维数据图,即使是在复杂的物品,只要把三维数据图输入3D打印机,然后轻轻点击按钮,就可开始打印。3D打印机的操作不需要太多的技能,这就打开了非技能制造开辟了新的商业模式,并能在远程环境或极端情况下为人们提供新的生产方式。

  优势七:不占空间、便携制造。从制造空间来讲,3D打印机比传统制造机器的制造能力更强。比如说,注塑机只能制造比自己小的物品,但3D打印机则可以打印与打印台一样大的物品。3D打印机调试好后,打印设备可以自由移动,打印机可以制造比自身还要大的物品。这相对于传统制造机器来说,更适合家庭或者办公使用,因为其所需的空间很小。

  优势八:减少废弃副产品。原材料的浪费对企业来说往往是一笔不小的支出,传统金属加工的浪费量惊人,90%的金属原材料被丢弃在工厂车间里。相对于传统制造来说,3D打印机在制造金属物品时浪费量极小,而且随着技术的发展,“净成型”将为把浪费将至“0”。

  优势九:材料无限组合。不同材料的结合是对传统制造的挑战,因为传统的制造机器在切割或模具成型过程中不能轻易地将多种原材料融合在一起。随着3D打印技术的发展以及耗材的不断增加,我们已经有能力将不同的原材料融合在一起进行打印。对于以前无法混合的原料将使其混合后形成新的材料,这些材料色调种类繁多,具有独特的属性或功能。

  优势十:精确的实体复制。随着3D扫描技术和3D打印技术的不断革新,越来越多的产品被施以精确复杂,让人分不清谁为真品,谁为复制品。现在,3D打印利用于修复文物就是对这一点的最佳证实。

  伴随第四次工业革命的浪潮,当前智能制造正在席卷全球,加之工业自动化技术的迭代发展,推动了生物医疗、航空航天、环境监测等行业对机器人应用需求的增加,软体机器人应运而生。软体机器人就是模仿自然界中的软体动物柔软结构和运动方式,万博max体育注册基于柔性材料制造出的一种新型机器人。它具备无限自由度和连续变形能力等特性,对于传统机器人无法到达或正常工作的特殊环境有着极强的适应能力,柔软的构型材料使机器人具备更强的人机交互能力,使其具有广泛的应用前景。

  在生物医疗领域,软体机器人可以作为手术机器人,为手术提供更加精准的控制和操作;在航空航天领域,软体机器人可以用于维修和保养太空舱等设施;在环境监测领域,软体机器人可以用于勘探地质和救援行动。当然,在内窥镜、智能传感器和仿生结构领域也具有前瞻性和创新性的应用场景。

  其中Markets and Markets报告指出,3D打印机器人市场在2023年的价值为16亿美元,预计到2028年将达到32亿美元,预测期内的年复合增长率为14.6%。发展至今,万博max体育注册软体机器人已经逐渐进步到更精密的行业应用。

  目前,摩方精密在软体机器人应用已有着丰富的科研经验,在研究生物体和软体机器人结构与特性之间的相关性中,设计制备出具有该特性的结构和材料,通过独有的面投影微立体光刻(PµSL)技术,万博max体育注册可完成复杂三维微结构的快速成型制作,摩方精密制备出的软体机器人相关精细零件被应用于内窥镜、手术机器人、仿生结构、智能传感器等众多领域。

  在软体机器人的应用领域,摩方精密已经与众多科研机构建立了紧密的合作关系,共同完成了许多具有突破性的科研成果。

  香港城市大学生物医学工程系申亚京教授带领的研究团队开发了一款毫米级的软连续体机器人,其在线控和磁场的混合驱动模式下同时拥有大转角和高精度操作能力,解决了在狭长受限环境下操作的问题。

  为了实现毫米级外形尺寸的混合驱动,该团队基于摩方精密超高精度光固化3D打印机nanoArch®P140打印出超薄的镂空型机器人骨架(长度30mm,外径3.0mm,壁厚300μm),并在薄壁上形成150μm的贯穿孔用于腱索的布置。

  南方科技大学的郭传飞教授团队设计了由微穹顶阵列与带有次级微柱的微穹顶阵列而形成的一种分级互锁结构,降低了结构硬化给传感器带来影响的问题。

  该研究团队使用摩方精密nanoArch®S130,打印具有微穹顶结构以及分级微穹顶结构的树脂作为模具。PμSL技术可实现分级互锁结构的高精度、定制化打印,进一步可助力于高灵敏和宽线性传感的柔性压力传感器的制备。

  北京航空航天大学文力课题组提出的基于双模态智能传感界面的软体机器人非接触交互示教方法。在该研究中,基于研究团队所研发多模态柔性传感界面,可在不接触软体机器人、无任何穿戴设备的情况下利用裸手交互地示教软体机器人,使其实现复杂三维运动。

  课题组基于摩擦纳米发电机原理和液态金属的压阻效应提出了一种能够对非接触信号和接触信号进行实时感知和解耦的柔性双模态智能传感器。该团队利用摩方精密nanoArch®S140,实现了柔性介电层表面微型金字塔模具的3D打印,该传感器自身具有较强的柔性和可拉伸性。

  香港中文大学张立教授课题组联合北京计算科学研究中心丁阳教授课题组以及美国卡耐基梅隆大学Carmel Majidi教授课题组提出一种磁性软体机器人平台用于重建和解耦复杂生物运动,解决了平台缺乏解耦复杂生物行为的问题。

  该磁性软体机器人可以通过模板法或者3D打印工艺制造。该工作中使用了摩方精密nanoArch®S130,打印一种节肢型的水凝胶磁性机器人,借助高精度光固化成型方式可制备高深宽比软体机器人,复刻蠓幼虫的多种运动步态,并结合编程,进一步实现智能驱动、控制等。

  机器人的出现为人类打开了无限的想象空间,帮助人类深入极端环境,探索宇宙和生命的奥秘,完成许多人类无法完成或难以完成的任务。只有善用机器人的力量,才能推动社会的进步,实现人类文明的跨越式发展。

  如果让我用一个新潮的词语来形容3D打印技术,那么我的回答一定是“海王”二字!有些小伙伴可能会疑问,“3D打印技术又不是人,为什么说它是“海王”呢?”很简单,放眼望去,无论是医疗、口腔,还是鞋业、文创等众多领域都能发现3D打印技术应用的身影,而且单拎出任何一个领域,又能分出更多的细支!如此广阔的涉猎范围又怎能不称之为“海王”呢?今天我们就鞋业这一领域展开具体分析,看看这位“海王”是如何纵横于鞋业制造之中的!

  女鞋设计真的无法做到美观、舒适两手抓吗?在过去“颜值至上”的女鞋审美标准中,“华而不实”成为了鞋业制造的代名词。然而随着时间的推移,消费者对于质量的要求逐渐提升,这一改变无疑是对鞋业制造成本及效率的重大考验!

  而3D打印技术在鞋业领域的应用成功的解决了以上难题,当下不论是出于何种目的,越来越多的企业开始采用3D打印于女鞋的研发及创意设计,这一举动也迎合了目前产品升级、消费升级的新趋势。

  3D打印技术也可用于开发设计阶段的新产品打样,就是指样品、样板。将电脑中设计的虚构多维图转化为具体的实物,进而来确定产品是否满足客户需求及期许。同样,开发设计阶段之后的样品也可采用3D打印设备进行快速生产。

  3D打印技术在IM EVA模具制造中的应用也非常灵活、快捷,它不仅可以有效降模所费成本,减少原料浪费,同时还可以在极短的时间内将设计创意具象为实际的产品,进而达到事半功倍的效果。

  细节纹理的打磨往往是鞋子品质优劣的线D打印技术以环保及创意为依托,致力于为更多客户打造出更具个性化的高质量咬花设计。3D打印与数字化咬花技术的结合不仅是联泰科技的产业优势,同时更是未来制造发展的趋势。

  3D打印技术在鞋业领域的运用并不拘泥于传统的鞋类设计,同时也助力于创意想象的无限发挥,为艺术设计提供更闪耀的舞台。

  3D打印技术在鞋业制造中的优势使其深受众多商家青睐,商场中各大品牌的鞋子款式很多便是来自3D打印的杰作,省时省力省成本的同时兼顾质量与美观,使3D打印技术成为了鞋业制造不可或缺的中坚力量!

  联泰3D打印技术秉承着“创你所想”的研发理念,致力于将3D打印技术应用到更广阔的领域之中!让更多的受众感受到来自3D打印科技的魅力!在未来,这位“海王”的海域将会更加宽泛,我们拭目以待!

  3D打印现阶段技术优势是在产品开发和小批量生产,虽然批量生产目前也有应用,但是还局限性很大。

  你构思的产品都能通过3D打印实现实物化。前提是不违背现实理论,比如重力之类的。

  其次是时长,打印机现阶段打印效率还达不到工业生产的量级,就算是光固化,也只不过是把数量提升上去了,实际打印实际还是很久。

  在后面是操作性,3D打印机真的很繁琐,每种耗材,每个结构,环境温度都会影响到你打印的效果。要调试很久参数。每种线材都要调,甚至模型不同,想打印好效果也要调。

  技术突破主要是材料和成型方式,能够降低打印材料成本,兼容性和成型效果更好的耗材必有市场。其次就是打印机成型方式,打印成型方式是打印技术提升的一大步。不过成型方式也和材料有直接关系。

  相比当前最先进的CPU冷却解决方案,这些裸片原型芯片冷却器可以将密集型处理器(如CPU和GPU)的冷却能力提高3.5倍,从而实现更高的功率密度和释放未开发的性能。这项研究的成果可能会为各类芯片带来全新的水冷却器应用。

  裸片冷却是一种在处理器芯片表面直接进行冷却的新兴技术。它通过将液体直接流过芯片表面,有效地吸收和带走芯片产生的热量。相比传统的散热器,裸片冷却可以更直接地将热量从芯片转移到冷却介质中,提供更高的散热效率。这种冷却技术通常使用微细的管道或通道,将冷却液体引导到芯片表面,并以高速流动的方式吸收热量,然后通过热交换器将热量传递到外部冷却系统中。

  芯片设计师的最终目标是在更小的空间内实现更多的功能。然而,如今的芯片已经受到功率限制,并且当芯片在特定的热设计功率(TDP)和温度限制下运行时,会出现“暗硅”区域被关闭的情况。这意味着大多数芯片在正常运行期间仅能发挥部分潜力。此外,随着每一代芯片的发展,问题越来越严重。例如,像AMD的Epyc Genoa这样的现代CPU已经达到了400W的最高功率,并且未来功率极有可能达到600W以上。

  与使用带有水冷块的标准水冷方法不同,该水冷块具有与芯片散热器配对的冷板,用于冷却处理器。而下方相册中展示的原型3D打印冷却器则通过将液体直接强制作用在的处理器芯片上,从而改善了冷却能力,通过将冷却剂直接泵送到处理器表面实现。

  水冷头也是定制的,以尽可能占用较少的空间,并使用O型圈来防止液体从水冷头周围渗出。同时,imec正在尝试多种不同类型的密封机制和3D打印材料来进一步优化水冷块的性能。

  这些冷却器几乎可以与任何介电液体一起使用,例如经过处理的水或制冷剂。当然,即使液体不导电,裸芯片液体冷却也需要对芯片周围的区域进行密封,如PCB上的电容器和其它电子电路。然而,为了让冷却剂尽可能接近芯片,模具顶部没有使用任何密封剂。研究人员直接将液体泵送到光滑的模具表面,但还可以通过在模具顶部添加条纹等其他方法来提供更高的冷却性能。

  imec表示,它们正在优化材料以适应快速热循环和各种冷却剂的相互作用挑战,确保冷却系统在不同环境下的稳定性和可靠性。这对于开发可靠高效的冷却解决方案,以满足不断增长的芯片功耗和散热需求至关重要。

  研究人员指出,更高的功耗通常意味着更高的芯片性能。通过3D打印技术,他们能够实现每平方厘米内高达1000W(每平方毫米约100W)的冷却能力,甚至每平方毫米内高达500W的冷却能力。

  在常见的应用中,这些芯片冷却器可以实现每平方厘米高达350W的冷却能力,或每平方毫米约3.5W的冷却能力,相比目前常见的冷却解决方案提高了3.5倍。这种创新的3D打印技术为芯片行业带来了新的可能性,为提高性能提供了更简单、更成本有效的冷却方法,使芯片设计人员能够采用更保守的方法突破性能极限,而无需依赖于单相和两相冷却解决方案,这些解决方案需要每平方毫米超过4W的冷却能力。这项研究的成果为芯片行业开辟了全新的冷却技术前景。

  据悉,imec的研究工作仍处于早期阶段,预计最早的量产产品至少还需要五年时间才能问世。

  3D打印这些年异常火热,采用3D打印技术应用到工业发展的领域,很多厂家都采用3D打印技术做模具保证模具的应用效率.很多企业通过3D打印技术把产品加速制造,但是3D打印仅限于工业模具的制造么?

  事实上不仅如此,该技术在不断通过商业化运作,应用到各个领域保证行业的发展及应用普遍性,很多3D专业化产品让企业能够不断发展,与此同时也可以让3D打印技术在不同领域得到发展,如教育、服装、建筑、展示等领域都能够深度发展.

  3D打印技术可以通过不断的发展,借助市场的促进作用,提高行业的深度应用,以及模具的快速搭建,避免了模具的精准化差异,通过3D打印技术,可以高效的生产模具,降低了返工、重复改造等弊端,因此3D应用在不同的行业中,可以以高效率执行产品的生产,也可以批量生产.

  3D打印,也或称积层叠加制造或快速成型,它通过计算机将3维CAD数据转化为一层层截面分层制作,逐层叠加在一起而得到实体。材料有很大的选择,从最早的单一的光敏树脂、背胶片材、塑料丝或粉、陶瓷粉、金属粉,逐步发展到现在多种材料同时打印出复合体,也出现了食物、木材、混凝土甚至干细胞等生物组织结构。它的优势为无需工装模具和后续的加工,仅凭设计数据就可无中生有,制作出所需任意复杂结构的实体零件。目前尚受材料、精度、速度、成本、以及相应三维设计技术的发展、普及、推广的限制。

  该技术已被广泛应用于产品开发领域。例如,我们熟悉的汽车、飞机,它们的研发都有3D打印的影子。现在也逐步被应用于个性化医疗比如牙科、骨科、整容以及人造组织和器官等领域。国外也有人用于古董文物的保护和修复,甚至用于建造抗震建筑。

  3D打印技术颠覆了传统制造工艺,可以说是人类印刷术发明以后最大的革命。它的影响将巨大而深远,目前甚至还无法预测其对文明的发展的影响。