五千年(敝帚自珍)

主题:3d 打印 -- 红绿

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家园 层与层之间的结合强度

层层叠加的方式,层与层之间的结合强度应该是个问题。毕竟不像传统的切削加工,工件本身是一体的。还有可用于打印的材料也应该比较有限

家园 机械和材料的东西,进步起来很慢。

20多年前就有了陶瓷发动机曾经很热,据说效率可以达到60%, 还有人做出了陶瓷的发动机零件,到现在一台能装在车上用的也没有, 很多性能根本达不到实用要求。

家园 和机加工相比

和机加工相比,烧结少一道冷作硬化的工序,不管怎么样强度总是差些,一般部件用快速成型还行,关键部件估计不行啊。复杂结构的确是快速成型优点,在模具行业 开模之前几乎都要打手板的。在医疗方面其实现在发展迅速的3D视觉也不错啊,为一个病人单独做一个模型成本好高啊(不过我老板就以公谋私做过一个),现在的3D视觉相比起来就便宜多了。 对于那些内部不太复杂的模型,现在的加工中心来做快速原型也不错的。

家园 可能只能用很短时间。
家园 就目前来看

3d打印是不可能完全取代传统加工的。

它适用的地方一般是高附加值的东西。就比如你局的例子。

我最看重的其实是军事应用,如果能解决技术和材料上的问题,这对于军事制造是革命性的。

家园 让人想起了战锤40k中的模板,什么都能做,包括可口可乐
家园 3d打印“制品”的性能很有限

之所以用“制品” 不用“产品”是为了与我们常见的“产品”区分开来,

主要是精度表面质量和力学性能上很有限,有的还受光照温度湿度影响而不能长期保存,目前主要还是用于原型机外观和结构验证,距离实用的“产品”还有一段距离。

拿您说的齿轮为例,俺曾经想用3d打印机来做一些齿轮的样品(车载CD机上的零件),很可惜,市面上的3d打印机还无法达到我们的要求。

有河友已经提到,3d打印属于一种快速成型(RP)技术,最大的特点就是快速,但是,为了达到这个“快速”,在精度和力学性能上付出了很大的代价,这个是由其原理所决定的。

就如您说的那样,目前的3d打印机基本都是一层一层的叠加上去的,属于一种“加式”成型技术,通过控制每一层的形状而得到不同外观及内部结构的3d“制品” , 所以“制品”的精度取决于“层”的厚度,目前市面上的3d打印机能够制出的“层”的厚度大概在 0.1X~0.01X mm这个范围内,制品的精度相应能达到0.1~0.01mm 这个级别 ,实际上能达到0.01mm这个精度的3d打印机很少,采购使用及维护成本都很高。而且层与层之间的结合也很影响“制品”的力学性能。

为了使这些层“粘合”成一个整体,必须在材料和成型方法上采取一些非常规的做法。目前所采用的材料,似乎还没有那种能达到45#钢的性能。

一:最早实用化的3d打印机是采用SLA(激光固化成型法),打印材料为光敏树脂,通过特定波长与强度的激光照射后固化, 简单地说就是喷出一些液体的树脂材料-然后用激光照射固化,之后再喷,由线到面,然后一层一层堆积起来。 树脂材料力学性能不佳,耐热性也不好。 更加要命的SLA 3D打印机体积大,对温度湿度都有很高的要求,操作维护都很麻烦,如果哪个企业采购一台SLA 打印机的话,肯定还需专门找间恒温恒湿的大房子,再至少专门配备一个“保姆”。就我所知,珠三角的大型摩托车制造企业(年产值数亿乃至更多)中,上了SLA 3D打印机的都不多。

二:SLS(激光烧结)成型的 3D 打印机则可选择多种成型材料,理论上来说,加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料,例如陶瓷,石蜡,甚至金属粉末都可做为原材料,国内也有不少厂家也有研制此类3D 打印机。

SLS差不多是铺一层粉末,然后烧结,之后再铺一层粉末...就这样一层一层堆积起来。

可能有些河友会说既然SLS可以用金属粉末,那么制成品的力学性能应该能赶上常规成型方法的“产品”了吧,我记得(随手写的,没去查资料了)采用金属粉末材料的SLS,基本可分为两种:

1、金属粉末和粘合剂混合材料,激光烧结过程中粘合剂熔化并将金属粉末粘结在一起。

2、金属混合物,多数是两种金属粉末,其中一种是低熔点金属。

其实看到这些成型材料和原理后,基本就知道,“制品”的力学性能不会好到哪里去。

三:FDM(熔融沉积法),先把ABS材料熔化,然后一层一层的堆积在“制品”上。

以上三种3D打印机比较常见,当然现在也有其他原理的3D 打印机, 前两年在一次展会上就见过一种采用石膏粉末的3D打印机,原理更加简单了,喷一层石膏粉,然后上粘合剂(特种胶水)粘上,再喷一层粉末。

3D打印技术属于一种快速成型技术,究竟能多快?大部分打印机的成型速度在 数厘米至十几厘米/小时 ,做一个鼠标外壳那么大的制品所耗时间以小时为单位。随着CNC以及模具技术的发展,3D打印其实也不见得有多快,而且有些3D打印机制品打印完成后还需要进行后处理,例如去除支撑材料,有些是采用手工剥离支撑材料,还有些是使用化学溶液浸泡溶解支撑材料,完事之后表面还需要抛光(基本除了SLA之外的其他3D打印机制品打印完成后都需要表面处理),这些时间加起来,也不见得有多快。

像我有个朋友在某个台资的工厂,通过内部控制和优化,出一个CNC的手版,最快的不到半个工作日,不见得比3d 打印机慢。

不过对于设计人员来说有两个很大好处就是,有了3D 打印机后在办公室就能直接把构思创意变为3D 实物,而不需要求助于其他生产部门也不用担心自己的创意扩散。

前面说了3D 打印机主要是用于外观和结构验证,其实在外观验证这块,桌面型的CNC机床已经对3D 打印机构成了很大的威胁。

所以说,今后3d 打印机今后在制造业中的应用范围会越来越窄。

通宝推:读书点com,
家园 可否科普下“医疗方面的3D视觉” ?
家园 说的很好,回复一下

你提到的缺点,前面大部分已经讨论过了。

材料的确是重中之重,这个是必须要解决的问题。不过我的看法没这么悲观,有需求就会有动力去产生新材料和工艺。

现有的这些特种钢也好,特种合成材料也好都是这么来的。有3d加工的这些好处,现有的应用已经可以让这个行业持续发展,特别是在某些精细加工,磨具制造,生理产品和航空制造,当然还有传统的快速成形(BMW就用3d打印机来改进设计他们的车和f1赛车)。

而军事航天上的潜在力量让最尖端的军工企业在试图把最前沿的技术用来推进3d打印的应用。这样的推力一旦成功,就如我前面说的,不可限量。就从3d打印最根本的优点上面来说,我看不到理由它没有发展前景。当然这也是我的一家之言。

家园 說說我的体会

1. 表面

學校一台3d打印機, 打印了一隻茶壺, 明顯地是做不出平滑的弧面, 用手是能摸出一層一層的, 相信就算是0.01mm精度也一樣, 橫著摸和直著摸的差別太大了, 可能要靠拋光解決, 但边角位就不好辦了.

2. 強度

一般來說, 強度大的精度不夠, 反之亦然. 尼龍就比光敏樹脂強, 但Precision(精度?)是前者的5倍. 而且制成品極不耐磨, 磨擦后会出粉, 这些其實就是原料. 同時, 假設要做一個45度角, 其中一边和'層'平行, 另一边就只能階梯形的向上申展, 2边強度的差別可大了

3.價格

这是重點中的重點, 貴!

怎樣貴? 尼龍約us$1.5/cm^3, 光敏樹脂2.9, 鋼10

自己曾想過做一隻魔方玩, 得出的報價約要us$50, 在国內50塊不到就有一隻頂級的了, 光一個零件比買一隻还貴

其實目前所有缺點主要是材料問題, 的确3d印刷是非常方便的, 什麼形狀都能做出來, 光憑这点就夠其在世上立足了

家园 就是和现在的3d电影一样的啊。

有了3d模型转换成3d视觉不是很难的事,在消费领域里面nvidia的显卡就支持3D vision。实现手段无非就是红蓝眼睛(低成本 效果差)和3D液晶(偏振)眼镜,3D眼镜效果不错 成本较高(眼镜+专门的显示器 5000rmb左右)。而在软件方面医疗领域的我不了解,不过在机械领域里面UG这款软件是可以到3D模型内部去观察的,其他的软件就算不支持这个功能也能通过做截面的方法实现。 与快速成型相比,电脑里面的3D模型可以缩放旋转,渲染,特殊部位高亮 修改等等,无疑更方便 也更便宜。

家园 呵呵 赶上教科书

专业啊,我记得当时上课书上就这么写的。

家园 那个只是教你怎么做东西,类似于详细说明书这种的

应该更合适的比喻是star trek里面那种质能转换器。

家园 关于尺寸

3.尺寸

限制非常大! 長和寬还好說, 高度就真的不行了, 超過5cm的都少見了, 注定做不了大家伙

一般来说可以做到三五十厘米高吧 再大的就需要拼接了 

家园 你說得對, 我看錯了

http://www.shapeways.com/materials/

我印象中的數據不少从这里來, 當時應該看錯單位了, 發貼時又沒查証, 弄錯了, 不好意思

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