宁波3D打印教学实验室建设解决方案 3D模型打印
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行 业：项目 技术专利 软件开发
发布时间：2020-05-12
3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有光敏树脂、惠普尼龙、耐用性尼龙材料、ABS工程塑料、铝材料、钛合金、不锈钢等。
由于我国近年才引入3D打印技术，与国外相比差距非常大，目前全球已经发展至金属3D打印、高分子3D打印、陶瓷3D打印以及生物3D打印技术，我国则主要在层压、激光灯。不过近年来我国生物3D打印技术不断获得突破，推进了3D打印医疗器械、人工组织器官的临床转化进程。
3D打印应用领域广泛，其在下游应用行业和具体用途领域的分布反映了这一技术具有的优势和特点，同时也反映了这一技术的局限和在发展过程中尚需完善的地方。
3D打印机需求量较大的行业包括、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。目前，应用领域排名前三的是工业机械、航空航天和汽车，分别占市场份额的20.0%、16.6%和13.8%。
从区域分布来看，我国3D打印产业集聚态势明显，目前已基本形成以环渤海、长三角、珠三角为核心，以中西部部分地区为纽带的产业空间发展格局。
其中，北京、浙江、陕西、湖北、广东等省份产业发展较快。目前，北京市从事3D打印技术研发、生产与服务的企业达70家以上，2017年实现销售收入约6亿元。
3D 打印的钛植入体为某些重症带来了希望。乍看之下，这些小小的灰色物体平平无奇，但它们却能改变一个人的生活。它们名为椎间融合器，是一种脊柱植入体，用于固定两节脊椎之间的间隔，恢复脊椎体的自然高度。为成功实现这项功能，融合器必须满足严格的设计要求。除了能承受机械压力，它们还必须轻质且具有生物相容性，不会让人体产生排斥反应。
3D 打印融合器的原型：长期以来，脊椎融合都是椎间盘突出不得已之下的后治疗手段，但如今 3D 打印融合器可以将脊椎体恢复到自然高度，让患者没有疼痛地自由活动。为此，融合器不仅要具备生物相容性，还要有足够的韧性，以确保不会撕裂或破碎。
融合器本身采用生物相容性钛合金制成。融合器制造商面临的主要难题之一就是怎样使表面的孔隙度准确满足要求，“多孔结构能促进骨结合，也就是活骨组织和植入体表面之间的结构性和功能性连接。车削、铣削、铸造等传统方法几乎不可能做出这种结构，所以 3D 打印具有显着的竞争优势。”
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。
在众多材料中，有下列这几类常见的3d打印材料：
一、金属材料：包括不锈钢、金、银、钛金属等
不锈钢坚硬，而且有很强的牢固度；金、银及钛金属金、银及钛金属等这些金属材料都是采用SLS的；钛金属是3D打印机经常用的材料；
二、ABS塑料类：BS是FDM打印技术为常见的打印材料，颜色可选性多，可以打印制作各类极具创意的家居饰品，亦或是诸如乐高等趣味玩具，是消费级3D打印机用户中意的打印耗材之一
三、PLA塑料熔丝：PLA塑料熔丝是非常常用的打印材料，尤其是对于消费级3D打印机来说。PLA可以降解，是一种环保的材料
四、陶瓷粉末：陶瓷粉末材料采用SLS技术进行烧结完成，当然3D打印并不能完成陶瓷的高温烧制，需在打印完成之后进行高温烧制
五、树脂材料以光聚合树脂为原料3D打印的透明肝脏模型；
六、石墨烯材料：石墨烯是目前世间轻薄、坚硬的新型纳米材料。
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