上海3D打印教学实验室建设费用 3D打印技术研发
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行 业：项目 技术专利 软件开发
发布时间：2020-11-08
市场上对不锈钢3D打印新型材料的研究甚少，大部分集中在钛金属材料、铝合金以及复合材料的增材制造研究。而3D打印-增材制造零件的性能对于加工工艺参数极为敏感。要获得稳定的打印结果往往需要大量的实验来确定针对性的加工工艺参数。
为了尽快逼近优化的打印参数组合，研究人员将输入参数分为两类：一类是热输入参数包括激光功率、扫描速度和激光高斯热源半径；另一类是材料参数，包括热导率、密度、比热、熔点和激光吸收率。通过统计方法对该模型的不确定性进行校正，结合特殊设定的单道打印实验结果对模型偏差进行校正。终利用该模型优化出打印马氏体钢AF9628的优工艺参数，终获得致密度大于99.25%的实验样件，拉伸强度大于1.4GPa。
要注意的是使用激光熔化金属粉末的3D打印过程中，会形成一定的孔隙，从而导致意外的缺陷。研究人员通过不断的实验来探索哪种激光设置可以防止缺陷发生。
德州A&M大学选择了一个受焊接启发的现有数学模型，以预测在不同的激光速度和功率设置下，单层马氏体钢粉将如何熔化。通过将他们在熔化粉末中观察到的缺陷类型、孔隙数量与模型的预测值进行比较，他们可以略微更改其现有框架，从而改善后续的预测。经过几次这样的迭代之后，如果一组未经测试的新激光设置会导致马氏体钢中的缺陷，那么数学模型框架就可以正确预测此类激光设置结果，而无需进行类似实验，此过程更省时。通过结合实验和建模，研究人员开发出一种简单、快速、循序渐进的程序，从而用来确定哪种设置适合马氏体钢的3D打印。
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。
工业3D打印技术可以在短时间内完成各种复杂模型的制作，并及时交付客户。相对于传统手工等简易制作手段，3D打印技术在模型制作过程中可充分发挥其独特的技术优势真正实现自由化的参数设计，无论何种设计均可轻松完成终制作，彻底摆脱“制造决定设计”的束写。
可实现复杂精密的结构。无论产品的设计结构多么复杂，3D打印技术均可完美展现所有细节，壁厚海可达0.5mm，小孔径可达0.5mm，四柱直径小0.8mm。
3D打印技术可无视产品的整体复杂结构，只要产品的尺す在T「业3D打印机的承受范围内，均可实现整体结构一次成型，无需组装即可实现功能集成质量高。高性能的材质保证模型坚固且有初性，便于搬运运输。
优异的后处理兼容性。3D打印的模型可通过喷漆、染色等多种后处理手段进行表面处理，以达到通真的展示效果广泛的行业应用。3D打印技术适用于以下行业的各类模型:厂房设施模型、设备产品模型、艺术模型、玩具模型、建筑模型、医疗模型等
