3D打印技術助力傳統制造工藝便捷化

　　生活中我們經常用到打印機，打印機可逆向工程以把需要的平面圖形或者文字打印到紙張上邊，3D打印機其實也比較類似2D打印技術，只不過從平面上升到空間立面了，當然工作也相對繁雜了點。那麼，3D打印是什麼呢?

　　3D打印(3DP)即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打RP印的方式來構造物體的技術。

　　3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工業設計等領域被用於制造模型，後逐漸用於一些產品的直接制造，已經3D列印有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建築、工程和施工(AEC)、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。

　　現在，中國制造業主要是人工或者半自動化，打樣雖然勞動力相對廉價，但是架不住需要的人多啊，制造廠商的利潤相對也就變低了，如今3D打印技術的出現，在很多領域都可以替代人工，不但成本低而且誤差小，潛力巨大。

　　傳統的制造工藝包括車、鉗、銑、刨、磨、鑄、鍛、焊、注塑、雕刻等，這些工藝主宰著中國的制造行業，但是對於一些超級復雜的結構或者有內樣品部結構的零部件，這些工藝都顯得力不從心，而使用3D打印技術卻可以很好的解決這個問題。

　　多年來，致力於全方位打造中國3D打印生態鏈，以客戶需求和前沿技術為驅動，不斷加大科技創新力度，優化產品，注重品牌建設，為廣大用戶提供全新的3D打印體驗。

　　現如今，3D打印機已經廣泛應用於模具制造、工業設計、文創、定制DIY等領域，足跡遍布歐洲、美國、澳大利亞、俄羅斯、英國、德國、新加坡、埃及、印度三十多個國家和地區，推動國內3D打印產業的蓬勃發展，利用3D打印技術助力傳統制造工藝便捷化智能化。

用於開發噴墨3D打印技術的開放式打印頭

　　Xaar是一家生產多種不同類型噴墨打印頭的，其總部位於樣品劍橋的。它投資了由Neil Hopkinson教授開發的一種比一般的工業級激光燒結設備要快100倍的高速燒結(HSS)3D打印技術。除此之外，Xaar還希望能與更多3D打印合作，目前該正在積極尋求OEM和工業合作伙伴共同開發用於噴墨3D打印技術的開放式打印頭，並打算將其商業化。對此，我們特地采訪了Xaar業務開發經理Mike Seal：

　　為什麼Xaar對3D打印RP感興趣?

　　“3D打印是一個快速發展，令人興奮的數字產業，能充分發揮Xaar的作用。噴墨技術非常適用於3D打印行業，因為它能從原型制造過渡到批量生產。噴墨打印頭能夠每秒數千次精確地噴射液滴，同時在單個系統上使用多個打印頭的能力可實現規模和批量生產。

　　數碼噴墨市場已經運行了數十年，該技術已廣泛應用於各種應用，例如圖形印刷、瓷磚、包裝和標簽等。與使用激光或類似系統的系統相比，噴墨打印頭的購買價格明顯較低，並且在機器的使用壽命上更具成本效益。Xaar獨特的打印頭架構和兩項關鍵技術為最終用戶提供了更多選擇 - 特別是隨著噴墨技術的發展，可以獲得更多種類的材料。

　　與其他噴墨打印頭相比，混合側噴射器架構具有更高的流體粘度能力和更寬的流體粘度範圍

　　高鋪設技術使打印頭能夠噴射更高粘度的流體

　　TF技術 - 支持更高顆粒負載的流體，如金屬和聚合物添加劑

　　通過高鋪設技術提高生產率，TF技術可實現零件均勻性，降低維護和生產停機時間。“

　　什麼是HSS技術?

　　HSS技術，主要使用噴墨打印頭和紅外加熱器，以及高分子粉末材料逐層打印，HSS的打印速度比其他3D打印技術要高得多，比一般的工業級激光燒結設備要快100倍。

　　HSS技術通過在粉末床的表面上沉積一層細粉末。然後，噴墨打印頭選擇性地將紅外(IR)吸收液直接印刷到粉末表面上。用紅外能量照射整個表面，3D列印使印刷區域熔化/燒結，未打印的區域仍然是粉末。逐層重復此過程，直到構建完成，然後除去未燒結的粉末取出最終部件。其強度和剛度與其他基於聚合物粉末的生產方法相當，其延展性(斷裂伸長率)通常會更高。另外，值得一提的是該過程不需要任何支撐結構，可以展現小至0。5mm的表面特征。

　　除了HSS之外，Xaar還想與其他3D打印合作?

　　“當然。我們希望與打樣全系列3D打印技術的用戶以及來自該流程各個方面的合作伙伴進行合作，包括OEM、最終用戶、3D打印機構以及材料供應商等。“

　　您希望與哪些和人員合作?

　　“ 所有類型。我們為電子產品提供開放式模型，我們不會堅持讓我們的合作伙伴開發出規定的電子產品。“

　　您是否希望與OEM合作制造新的噴墨3D打印技術?

　　“是的，我們十分樂意這樣做，例如通過投資計劃為特定應用開發定制打印頭，我們提供“開放”模式，我們逆向工程的合作伙伴可以使用我們的打印頭技術處理他們的產品。“

　　有哪些類型的噴墨3D打印技術?

　　“Drop-on-Demand是一種非常靈活的噴墨技術，並在不斷進行創新”

　　現在正在開發哪些尖端噴墨應用?

　　“由於保密原因，我們暫時還無法進行討論。然而，我們目前重點關注的是平板顯示技術、制藥、生物醫學以及半導體行業的應用。“

研究人員開發出基於植物的3D打印牛排方法

　　近年來，為了滿足不同人群的健康需求以及打造新奇有趣的個打樣性化賣點，食品3D打印逐漸從概念走向落地，如3D打印比薩餅和一些新穎的烘焙解決方案等。現在，巴塞羅那的研究人員Giuseppe Scionti和他的團隊使用3D打印技術開發了一種基於植物的牛排生產方法。

　　雖然Scionti的“牛排”完全由植物成分制成，但它們具有牛肉的質地。雖然在外觀上還RP不盡人意，但研究人員們聲稱其已經具有真實性的味道和質地。這種方法與許多食品3D3D列印打印技術類似，3D打印機將糊狀物沉積成牛排狀，30分鐘到50分鐘內能制成100克肉。據悉，這種糊狀物是Scionti從大米或豌豆中提取而成。

　　據3D虎了解，Scionti是一名來自米蘭的研究員，今年31歲，專門研究生物醫學和組織工程。他花了三年時間在加泰羅尼亞理工大學(UPC)開發這個項目，其目標是創造一種能夠在不減少營養的同時減少動物農業在世界上的影響的可行方法。

　　“ 主要困難在於從植物蛋白中重新組織納米纖維，樣品使它們看起來像動物蛋白，”Scionti解釋道。“ 首先，您必須研究動物組織的組織學和肌肉纖維的組織方式，然後您必須嘗試使用未經基因改造的植物成分進行復制。”

　　目前3D打印100克這種肉類替代品的成本為2歐元。Scionti預計隨著產量增加，價格將進一步下跌。它可以為農業產業的逆向工程許多失敗提供可行的替代方案。另外，這種方法也可以按需生產來防止食物浪費。

科學家研發出3D打印韌帶 或將改變傳統治療方式

　　韌帶撕裂在運動中十分常見但卻難以治療。3D列印目前的標准是用肌腱取代韌帶撕裂，但這可能會導致其他一系列的問題。新墨西哥大學的科學家Christina Salas博士說：“隨著時間的推移，肌腱會開始伸展，並在關節中變得松弛，RP然後(肌腱)會再次變得不足。”

　　Salas博士目前在新墨西哥大學通過學生和教授的幫助下致力於創造3D打印打樣韌帶，並開發了一種涉及靜電紡絲的特殊技術，它使用電力來制造纖維。

　　“我們在生物3D打印機中添加的近場靜電紡絲技術實際上產生了高度對齊的纖維，可以復制韌帶組織。”樣品Salas博士說。

　　醫生可以對患者受損的關節進行CT或MRI掃描，並使用3D打印創建出精確的韌帶。這種合成的3D打印韌帶不會磨損或削弱，適用於微創手術。但是Salas博士及其同事目前面臨的最大挑戰是如何將3D打印韌帶連接到骨骼上。

　　3D打印正在改變醫生和科學家對普通傷害的治療方式，例如韌帶撕裂。最近，昆士蘭州的研究人員了一種3D打印關節軟骨的新方法，這可以大大縮短關節炎和關節損傷手術後的恢復時間——這只是世界範圍內涉及使用3D打印進行研究的一個例子。

　　Salas博士的研究不逆向工程僅僅只是人造韌帶，還涉及使用患者自己的干細胞3D打印新組織。當提到生物3D打印時，許多人會自動直接談論3D打印器官，但生物3D打印在其他領域已經取得了重大進展，例如退行性疾病的治療和常見的傷害。

　　當3D打印的器官最終被實現時，它們將有可能使人們比以前更長壽。在此之前，生物3D打印技術能幫助人們提供更好的生活質量。

工業級3D打印機選擇指南

　　隨著近年世界各國研發投入的不斷加強，3D打印技術早已從幾RP年前的廣為人知的概念，逐漸出現在我們的視野中。目前，一些消費級打印機已經被成熟運用在許多行業之中，而工業級3D打印機的需求也非常強勁。那麼，工業級3D打印機哪個品牌好?該怎麼選呢?

　　1。 明確購買需求

　　工業級3D列印機只是以應用方向區分的統稱，泛指可以滿足眾多工業制造需求方向的設備，同樣有眾多的技術類別，常例如見的幾種：具有超高精度和打印表面質量的光固化打樣技術，可以直接打印金屬制品的激光粉末燒結，以及最為成熟和實惠的高級FDM 3D打印機。通常來說，工業級意味著更高的某個或綜合產品性能需求，例如精度、速度、尺寸、打印質量，以及高負荷工作下的穩定性、續航能力、使用壽命等等。明確需求後選擇合適的產品，顯然至關重要。

　　2。 工作環境因素

　　其次，是考慮打印機使用的環境，不同的需求決定著不同技術的3D打印設備，消費機對打印場所要求簡單，一般室內通風良好的場所即可，SLA、DLP因使用的是開放存放的樹脂，環境要求最高，要求恆溫恆濕，溫度在最好控制在 22°--26°，濕度在≦ 40 % ，房內紫外射線量低，避免自然光照射，提供特定的打印場所等。

　　而對於工業級金屬3D打印機而言，無論是鋪粉或電子束或櫃式同軸送粉，對環境要求要寬松很多。安裝打印設備的同時也要綜合考慮設備尺寸和輔助設備尺寸，有時需要借助拖車搬運樹脂槽或打印機，預留處理空間等，在購機之前要及早明確告訴設備提供方自己能提供的場地，提前做好場地規劃。

　　3。 打印耗材選購

　　耗材問題，也是當前影響3D打印機在實際生產制造領域應用最為重要的因素。因為新材料的快速發展，是促進3D打印產業快速發展的重要推動力。

　　目前，3D打印適用的材料狀態有固態、液態、氣態，材料種類有金屬材料、樹脂材料、高分子材料、陶瓷材料、無機脂類材料、生物材料等等。

　　3D打印能用的材料與日俱增種類繁多，但現實場景往往還真沒有和你需求完全匹配的材料，現有的打印技術所能打印的材料往往某一類別只有有限的幾種，建議在材料的選擇上讓設備廠家提供詳實的材料參數表，了解是否有可替代或相近的材料能實現最終要求。

　　在材料的選擇上除了性能和參數，還有一點很重要：材料的保質期，無論是金屬或非金屬材料都是有保質期的，正式生產可根據排單計劃，每次購入量為計劃量加10%-30%。頻繁研發打印購入量為計劃量的倍量或多倍量，同時也要考慮到多余材料樣品的保質期。材料的理想使用周期：SLA樹脂材料是6個月，PolyJet樹脂1年，FDM絲材在真空保護下1年，SLM金屬粉末密封狀態1年，生物材料依據保存環境定性。建議購買耗材可咨詢耗材供應商的最佳存放條件及最優打印參數。

　　購買了3D打印機之後擁有豐富的備品配件和成熟的售後團隊作為後盾很重要，這一點幾大進口品牌都已經做到。3D打印設備自動化逆向工程程度很高，只要嚴格按照廠家的流程做好工作，故障率一般很低，不排除這個市場中魚目混珠，有些設備以次充好，所以有一個專業的購機顧問可以事半功倍，畢竟每一台工業級3D打印機都價格不菲。