【摘要】:在医学行业,使用3D打印技术打印牙齿和其他骨骼模型,以及制药,解决了药品发潮变质、过期等问题。在航天科技领域,可以使用3D打印技术制造高难度零件,同时可以降低生产成本。在汽车和建筑行业,借助3D打印技术可以解决不可再生资源问题。在历史文物领域,使用3D打印技术可以复原珍贵文物,尤其是易碎文物等。3D打印技术已在多家博物馆用于复制文物和公益活动。
(一)3D打印技术的定义及相关概念
3D打印是快速成型技术的一种,又名增材制造技术,与传统的产品生产工艺有很大不同。借助3D打印机打印产品,类似普通打印机的制作方式,不过使用的是液态或者粉末状的塑料、金属、陶瓷等原材料,接着利用计算机辅助设计软件(3 DMAX/C AD等)建好需要打印的物体3D模型,然后使用3D打印机开始打印,通常采用逐层叠加的方式黏合原材料,如果物体很大,可以分段打印,最终拼接出一个三维立体物体。
根据打印机的技术原理可将3D打印机分为三种:第一种是熔融沉积成型技术——FDM 3D打印机,主要采用塑料为原材料,3D打印机的配置和型号有多种选择,打印机的价格相对便宜,个人也可以负担得起。缺点是打印的产品不够精细,但是采用的原材料应用面比较广泛,产品可以回收再利用再生产,同时这种3D打印机是目前社会中使用最普遍的一种[3]。主要打印尺寸在10~1 000mm的产品,更大的产品可以选择拼接成型。第二种是光固化成型技术——SLA 3D打印机,主要采用光敏树脂为原材料,这类打印机主要是从国外购买,打印机的价格相对高一些,在几万元到几十万元不等。缺点是脆,不易保存,但是打印的产品精度高,适合打印牙齿,戒指首饰等精细度高的产品。第三种是激光选区烧结技术——SLS 3D打印机,采用金属粉末为原材料,目前我国生产这类打印机的工厂基本没有,打印机主要是从国外购买,价格很高,一般公司和企业不会购买,主要是大型工业企业选购。3D打印机可根据自己要打印的产品成型尺寸、打印精细度、打印原材料,有针对性地选择适合自己的3D打印机。
(二)3D打印技术的应用领域
20世纪80年代,世界上突然涌现出一股科技潮流,其中就有3D打印技术。近几年,我国3D打印技术快速发展,我们生活的各个领域都出现3D打印技术产品,尤其是在医学、工业设计、文化艺术、教育、航天科技、汽车行业、建筑、军事、考古等行业。
在医学行业,使用3D打印技术打印牙齿和其他骨骼模型,以及制药,解决了药品发潮变质、过期等问题。在工业设计行业,可以使用3D打印技术打印一些传统工艺解决不了的工业机械零件。在文化艺术领域,艺术家借助3D打印技术创作出具有创新性的作品。在教育行业,可以利用3D打印技术开发更多实践体验课供学习者选择。在航天科技领域,可以使用3D打印技术制造高难度零件,同时可以降低生产成本。在汽车和建筑行业,借助3D打印技术可以解决不可再生资源问题。在历史文物领域,使用3D打印技术可以复原珍贵文物,尤其是易碎文物等。3D打印技术已在多家博物馆用于复制文物和公益活动。例如,国内三星堆博物馆借助该技术对文物进行保护性复制;河南博物院则将3D打印技术应用于教育活动,让孩子们能动地体会到制作模型的乐趣。目前,博物馆文化创意产品制作也开始使用3D打印技术,如英国国家博物馆和3D公司合作,推出一项服务,消费者可以从博物馆网站中下载雕塑和艺术品的3D模型,使用3D打印机自行打印,可以打印自己喜欢的文物或者是平时不会展出的文物,留作收藏或者赠送亲友,为博物馆文化推广拓展指出新的方向。
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