西安3D打印教学实验室建设解决方案 3D打印技术研发
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关 键 词：西安3D打印教学实验室建设解决方案
行 业：项目 技术专利 软件开发
发布时间：2020-05-18
3D打印是集材料、3D打印设备研发以及下游应用的产业。上游为3D打印材料研发制造层，包括辅助运行（三维扫描仪、控制软件等）、基础配套（步进电机、芯片等）和打印材料（钛合金、金属粉、光敏树脂等）。
中游为3D打印设备研发制造，下游为应用领域，3D打印主要应用场景于航空航天、模具铸造、生物医疗、汽车领域等。
就长期的需求增长而言，上游打印材料和个人3D打印设备的制造企业会发展得更好。因为在通用化的技术标准不断推广的基础上，专业化的材料供应企业的发展是大势所趋。而从个人消费到工业制造，不管哪个领域快速增长，对耗材的需求都是必不可少的。
3D打印设备主要分为桌面级和工业级两种。桌面级是3D打印技术的初级阶段和入门阶段，能够很直观地阐述3D打印技术的工艺原理。
工业级的3D打印机主要分为快速原型制造和直接产品制造两种。两者在打印精度、速度、尺寸等各方面都有不同。其中，打印支撑和打印实体可分参数打印的设计是区分工业机和桌面机的重要标志。
3D扫描是分析来自现实世界的对象，收集所有数据以便以数字方式重建其形状和外观的过程。这个过程，它可以帮助您作为即将开发的3D项目的基础，同时它也可以用于重建，分析或模拟想法。
3D扫描可根据需求运用于不同的机器。您可能不知道，它可以通过不同的方式来创建真实对象的数字版本。3D扫描种类很多，但今天，我们将重点介绍其中三种：激光3D扫描、摄影测量和结构光扫描。通过了解这三种3D扫描的工作原理，可以帮助您的项目来更好的选择相对应的3D扫描技术。
激光3D扫描无疑是常用的3D扫描技术。使用激光以数字方式捕获物体的形状，以获得真实物体的形式。这些3D扫描仪能够测量非常精细的细节并捕获自由形状，以生成高精度的点云。这种激光扫描技术非常适合测量和检查复杂的几何形状，它可以从传统的方法中获取测量数据，使用激光的扫描仪有点像照相机，它只能捕捉其视野中的内容。通过该过程，激光点或线从设备投射到物体上，并且传感器测量到该物体表面的距离。通过处理这些数据，可以将其转换为三角网格，然后转换为CAD模型。
3D扫描是快速启动项目的重要基础，如果您只想创建现有对象，那么3D扫描它可以更快速，更轻松地帮你创建3D打印模型。在拥有3D模型后，您甚至还可以在模型上加以添加修改，直到您满意为止。
3D打印正在获得工业制造业越来越多的重视，但即便是很多看好3D打印技术的制造业人士，对3D打印所能实现的产品形状感到乐观，但对3D打印所能实现的力学性能感到疑虑。在金属加工过程中，发生着许多微妙的事情。
就拿选择性激光熔化技术来说，在激光对粉末的融化加工过程中，每个激光点创建了一个微型熔池，从粉末熔化到冷却成为固体结构，光斑的大小以及功率带来的热量的大小决定了这个微型熔池的大小，从而影响着零件的微晶结构。并且，为了熔化粉末，必须有充足的激光能量被转移到材料中，以熔化中心区的粉末，从而创建完全致密的部分，但同时热量的传导超出了激光光斑周长，影响到周围的粉末，出现半熔化的粉末，从而产生孔隙的现象。
冶金性能方面还与金属3D打印过程的诸多条件相关。加工参数的设置、粉末的质量与颗粒情况、加工中惰性氛围的控制、激光扫描策略、激光光斑大小以及与粉末的接触情况、熔池与冷却控制情况等等都带来了不同的冶金结果。
通常来说加工越快，表面粗糙度越高，这是两个此起彼长的相关变量。另外，残余应力是DED以及SLM加工技术所面临的共同话题，残余应力将影响后处理和机械性能参数。不过，根据3D科学谷的市场研究，根据对冶金方面的驾驭能力，残余应力也可以用来帮助促进再结晶和细小的等轴晶组织的形成。
对于金属打印过程中微观结构的理解和新合金的加工性能已经获得了不少的进步。同时还观察到微观结构的非均质性，在这方面通过表征工作（柱状晶、高取向、孔隙度等）获取对加工冶金学的进一步理解，从而不仅提高金属3D打印的工艺控制能力，还为材料制备以及后处理提出了新的要求。
金属3D打印技术能够制造复杂的功能集成零部件，这一优势在铜金属制造领域也同样能够得到体现，比如说在铜电感线圈制造领域，金属3D打印技术就可以用于替代传统制造工艺，直接制造复杂电感线圈, 避免对于组装的需求和因焊接带来的不足。关于铜的3D打印技术呈现出越来越经济多样的发展态势，Markforged推出了其金属X打印机适用的材料-铜，本期进一步来了解Markforged解决方案的几大特点。
使用Markforged铜材料进行3D打印与其他材料打印是一样的过程，在Metal X系统上使用现有的硬件和软件系统进行打印工作。在基于云的切片软件Eiger的材料下拉菜单中选择“铜”，然后立即开始打印，目前在Metal X上切换材料大约需要10分钟。
Metal X利用熔丝制造（FFF）技术，使得3D打印铜变得简单。铜金属粉末与粘结剂混合加工成长丝，3D打印完成后，用户清洗零件脱蜡，然后将零件装入熔炉中，熔炉去除残留的粘结剂，然后将粉末烧结成终的全金属零件。
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