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ZCorporation三维打印成型技术———————————————————————————————— 作者：———————————————————————————————— 日期： Z Corporation 三维打印成型技术 明基逐鹿专家团 马丙顺 快速、经济、以及独特的多用性 简介 最早由美国麻省理工学院 (MIT) 于 1993 年开发的三维打印成型技术 (3DP™)，奠定了 Z Corporation原型制造过程的根底3DP 技术通过使用液态连结体将铺有粉末的各层固化，以创立三维实体原型从定义上讲，3DP 是一种应用范围广且处理速度快的过程，它适用于上百种不同应用领域中各种复杂的几何学构造，并支持多种材料类型Z Corp. 引领了 3DP 技术的商用潮流，其开发的三维打印成型机已被一些主要的制造商用来生产早期概念模型和产品原型利用 3DP 技术，Z Corp.所开发的三维打印成型机具有处理速度快、本钱低廉以及应用范围广的特点本文将介绍其核心技术及相关应用产品 Z Corp. 技术的工作原理？ 源数据 Z Corp. 的三维打印成型技术利用三维源数据，通常三维源数据的形式为计算机辅助设计 (CAD) 模型。

机械 CAD 软件包作为创立三维数据的首批应用产品，很快便成为几乎所有产品开发流程的标准其它行业〔比方，建筑设计〕也因三维技术所提供的绝对优势而将其应用于本 行业，对于各种至关重要的应用产品，这些优势包括视觉效果更佳、自动化程度更高、以及更为经济有效地重复应用三维数据由于三维设计技术的广泛运用，当今 大多数行业已创立了三维设计数据，并能使用Z Corp. 的三维打印成型机生产实体模型Z Corp. 三维打印成型机的驱动软件能承受所有常用三维文件格式，这些三维文件格式可从主要的三维软件包导出，包括 .stl、.wrl、.ply 和 .sfx 文件除机械和建筑设计方面的主流应用产品外，三维打印成型技术已扩展至新的市场，包括医疗、分子及地理模型其它数据来源包括 CT/MRI 诊断数据、蛋白分子成型数据库数据和数字化三维扫描数据随着利用三维技术进展设计和成型的日益普及，开发人员创立了大量为各行业量身定做的软件包下表 列举了可与 Z Corp. 三维打印成型机直接兼容的三维软件包从 三维成型包中导出实体文件后，用户可在 ZPrint™ 中翻开该文件，ZPrint™ 是 Z Corp. 三维打印成型机的桌面界面。

ZPrint 的主要功能是将实体对象切割为数字横截面或层，沿 Z 轴为每个0.1016 毫米〔0.004 英寸〕厚的切片创立二维图像除切割模型截面之外，用户还可以利用 ZPrint实现其它生产操作，例如浏览、定位、缩放、上色及标注多个部件当用户决定要进展成型工作时，ZPrint 软件会通过一个标准网络将横截面的二维图像传送至三维打印成型机，这与其它软件将图像或文档传送至标准的二维打印机一样安装大约需要 10 分钟 三维打印成型 Z Corp. 三维打印成型机使用标准喷墨打印技术，通过将液态连结体铺放在粉末薄层上，逐层创立各部件与二维打印机在打印头下送纸不同，三维打印成型机是在一层粉末 的上方移动打印头，打印由ZPrint 软件传送的横截面数据Z Corp. 系统要求将粉末准确且均匀地分布在制作平台上三维打印成型机通过逐层升高的供给活塞和平台来完成这项工作墨辊装置将供给活塞送出的粉末在制作平台上铺 开，并特意在每层多铺大约 30% 的粉末，以确保制作平台的整个层面都被粉末密实地覆盖多余的粉末会掉到溢流槽中，然后流入一个容器，以备下次制作时重新使用粉 末层铺开之后，喷墨打印头会将部件的第一层〔或最底层〕横截面区域打印在平坦的粉末层上，再将粉末粘合在一起。

然后，活塞会将制作平台降低 0.1016 毫米〔0.004 英寸〕，并在顶层铺开一层新的粉末打印头将下一横截面的数据应用到新粉末层上，该层就会粘合到上一层对于该部件的各层，ZPrint 将反复进展这一过程此三维打印成型过程可准确地创立三维数据所展示的实体模型此过程所需的时间根据部件的高度而定通常，Z Corp. 三维打印成型机的垂直制作速率为每小时 25 – 50 毫米〔1 – 2 英寸〕三 维打印成型过程完成后，制作室中部件的周围会分布着一些松散的粉末，这些粉末用于支撑该部件材料经过一段时间定型后，用户即可将部件从制作室中取出，然 后将未使用的松散粉末送回供给平台，以待重新使用之后，用户可以利用强迫通风将多余粉末吹离成型的部件，该简短过程只需不到 10 分钟Z Corp. 技术在打印成型过程中不需要使用实体或附加支持，并且所有未使用的材料都可再利用快捷的 Z Corp. 三维打印成型 Z Corp. 三维打印成型技术是市场上最快捷的商用添加技术其它公司常会称他们的设备为三维打印成型机，但是这些系统所依赖的方法是使用向量方法或单喷技术来铺放所 有制作材料而 Z Corp. 使用 600 dpi〔每英寸点数〕分辨率的喷墨打印头，专用按需滴墨技术，制造出了真正的独一无二的三维喷墨打印机。

该技术可使多个部件同时打印成型，而其所需的时间 几乎与一个部件打印成型的时间一样许多人误认为“线栅的速度较快而向量的准确性更高〞，但事实并非总是如此在打印成型过程，特别是三维打印成型过程 中，模型的准确度依赖于是否能在所需时间和位置喷墨的能力而这又取决于喷管直径和移动控制的功能Z Corp. 的准确喷墨作业能够造就高准确度的优质部件 材料的分布方法也会影响三维打印成型过程的总体速度Z Corp. 使用铺放 90% 以上材料的撒布方法，使过程高效快速Z Corp. 三维打印成型机通过打印头，仅撒布小局部制作材料，即连结体而其它原型添加技术那么会通过喷嘴，撒布所有制作材料，从而导致打印成型的速度下降，延长了成 型的时间 虽然还有很多其它因素促使 Z Corp. 系统成为最快速的系统，但根本的喷墨方法是实现高速的首要原因ZPrint 软件的数据处理可与部件打印成型同时进展当该软件对第五层进展切片和处理时，三维打印成型机便可在第一层铺放粉末而某些添加技术那么必须在处理完所有工 具路径之后才能开场作业虽然处理时间看上去可能并不长，但这只是制作部件总体时间中的一小局部如果使用这种添加技术来制作多个部件，其实际准备工作的 时间可能会长达一个小时。

由于不需要刚性支柱构造，Z Corp. 的三维打印成型机可垂直堆叠部件而使用其它类型的添加技术来生产部件，那么需要沿垂直轴线的构造支持，这就限制了部件堆叠或嵌套堆放的能力使用 Z Corp. 的三维打印成型机，用户可以利用整个制作区域，通过一个构建流程生产多个部件，从而进一步减少制作总数，缩短处理时间Z Corp 的三维打印成型机可生产彩色模型 Z Corp 将已经历证的二维彩色喷墨方法应用到三维打印成型中，生产出唯一拥有 24 位全彩性能的三维打印成型机从数字文件打印二维图像时，计算时机将 RGB 值〔监视器上显示的红色、绿色和蓝色〕转换为 CMYK 色彩〔青色、红紫色、黄色和黑色〕通常，一台二维彩色桌面打印机的打印头具有三个彩色通道 CMY 以及一个黑色通道 K打印机使用这四种墨水，并利用规那么的抖动模式，将打印像素中的多个点结合起来，从而创立出数千种色彩三维打印成型技术也应用了同样的原理Z Corp 的三维打印成型机使用四种彩色连结体：青色、红紫色、黄色和透明，将色彩印刷在部件的外壳ZPrint 软件将切片数据中的色彩信息传达给打印成型机全彩三维打印成型技术所生产出来的原型与实际产品具有同样的色彩。

用户也可以使用色彩将分析结果直接描绘在 模型上，或者注释并标记设计更改，以便进一步增强模型所传递的信息值尽 管色彩是一种重要的信息传递工具，但许多三维软件包并没有提供制作包含色彩数据的三维文件的简易方法为了解决这一难题，Z Corp. 开发了 ZEdit™ 软件，这是一个基于 MicrosoftWindows 的程序，它可以将色彩数据添加到三维部件文件中Zedit 是一种可用于部件上色、置标、标记及材质贴图的工具用户还可利用它，将 .jpeg 文件绘制到三维部件几何体上ZEdit 软件可使用任何主流三维软件包中的文件 Z Corp 的三维打印成型机可生产高分辨率模型 2005 年，Z Corp. 首次引入了高分辨率三维打印成型技术 (HD3DP™)HD3DP 概念的产生来源于打印头技术、材料改良、固件以及机械设计的严密结合Z Corp. 的高工艺喷墨打印头拥有 600 dpi的高分辨率，是多年研究的结果Z Corp. 将高工艺的打印头与专用固件结合使用，在打印成型过程中控制打印头，从而能够在 ZPrint 软件所指区域准确地铺放彩色连结体此外，Z Corp. 的三维打印成型机还能在打印头极其贴近粉末时控制其移动，从而减小连结体喷洒的误差。

经济实惠的 Z Corp. 三维打印成型 Z Corp 的三维打印成型机所产生的浪费极小在打印成型过程中，未打印成型的粉末那么分布在复杂部件周围并支撑该部件用户可以重新利用所有用于支撑该部件的未经使 用的粉末因此，所有部件生产所耗本钱的主要局部即为已成型的部件量而其它添加工艺那么需要在打印成型过程中，建立实体支持构造来支撑复杂的几何体这些 支持构造会在用过之后被丢弃，浪费的材料极大地增加了添加技术所耗的本钱 Z Corp. 三维打印成型机的可靠性和易用性，实现了低廉的运作本钱模块设计和标准喷墨打印技术的相互结合，创造了一个平安可靠、操作简单且便于维护的系统可现货 供给的打印头，使得该系统的主要消耗型组件能够经济而迅速地得到更换将模块设计技术应用到打印成型机的电子、打印和维护组件中，使打印成型机在最短的停 机时间内实现有效的维护，进一步降低了本钱 Z Corp 的三维打印成型机简单易用 直观的用户界面和简单的部件制作过程，使任何从事产品设计的人员都可使用Z Corp. 三维打印成型机所用材料平安无毒，且无需专门的操作环境，比方实验室或工作室等用户在办公室中即可操作 Z Corp. 三维打印成型机，而无需在有特殊要求的指定地点。

由于 ZPrint 软件具备直观的界面和简单的设置程序，因此任何人都可以有效地操作 Z Corp. 三维打印成型机，而不必依赖于专业机器操作员Z Corp. 平安可靠的技术可使其三维打印成型机在无人看管的情况下进展打印成型作业，而用户只需进展简单的设置和部件移除操作，这通常只需不到一小时的时间 通用的 Z Corp. 三维打印成型 Z Corp. 起初关注于生产用于概念化和可视化模型的三维打印成型机但是随着对三维打印成型技术应用的增加，三维打印成型技术的应用领域也得到了扩展Z Corp. 的三维打印成型机因其输送机制所特有的灵活性，已变得十分通用将松散的粉末粘合并固化为部件的处理过程适用于多种材料即使是使用完全一样的三维打印成 型机，用户也可以改变制作材料，生产出具有各种材料属性的部件，从而满足各种应用需求Z Corp. 现可提供五种材料，并正在继续开发其它材料，以提供其它应用领域的性能增强用户可以选择最正确材料以满足特定应用领域的需求高 性能复合材料 可用于制作巩固和高准确度的部件，也是打印成型彩色部件的最正确材料高性能复合材料是最广泛使用的 Z Corp. 材料，它可以在 6。