3D打印技术的调研报告(报告16)
18页1、调研报告(16) TGDY-2013-0416“3D打印技术”调研报告(草稿) 目 录“3D打印技术”调研报告1报告提要:11.概述11.1“3D打印技术”被称为第三次工业革命的重要标志之一11.2 关于“3D打印”21.2.1涵义及概念22.“3D打印”的原理及技术类型32.1基本原理32.2技术类型42.2.1光固化成形42.2.2分层实体制造42.2.3选择性激光烧结52.2.4熔融沉积成形52.2.5三维打印62.2.6固基光敏液相62.2.7热塑性材料选择性喷洒63.“3D打印技术”的发展与应用73.1发展应用概况73.2市场状况94.前景预测104.1前景预测10附录11报告提要:“3D打印技术”基于增材制造理念,利用信息技术、精密机械技术及材料科学,实现快速成型制造,被称为“第三次工业革命”重要标志之一。在国防及民用领域逐步得到应用,被美国列为制造业国家扶持发展项目之一,在我国也得到关注和重视。1.概述1.1“3D打印技术”被称为第三次工业革命的重要标志之一2011年2月,创办于1843年的著名的英国政治经济类杂志经济学人,发表了封面文章3D打印如何改变世界。文章认为3D
2、打印技术将使单品制造几乎和大规模生产一样便宜,影响堪与当年工厂的出现相提并论。2012年4月21日,英国经济学人杂志的编辑保罗麦吉里,在这期杂志上发表了第三次工业革命,将3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一。美国政府已将人工智能、3D打印、机器人作为重振美国制造业的三大支柱,其中3D打印是第一个得到政府扶持的产业。我国工信部也正在组织研究制定3D打印技术路线图、中长期发展战略、3D打印技术规范和标准,以及3D打印产业发展的专项财税政策。 国务院发展研究中心产业经济研究部的王忠宏及清华大学的李扬帆,在调查研究报告(2012年181号)上发表了“我国3D产业发展现状及建议”,对该产业的一些问题进行了调研分析。该报告附后,供参阅。1.2 关于“3D打印”1.2.1涵义及概念国内专注于“3D打印”技术及设备研发的著名企业之一的太尔科技称:“3D打印”是快速成型技术的通俗称呼;也有将“3D打印”归属于快速成型技术之一,或将所有“增材制造”技术统称为“3D打印”。快速成型技术,是利用三维CAD的数据,通过快速成型机,将一层层的材料堆积成实体原型的技术。增材制造,是指不经过车、铣、钻等传统“
3、减材”切削加工,而是通过堆叠材料来直接形成最终产品的一种制造理念。3D打印技术,是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。“3D打印”称呼起源于1990年美国麻省理工学院申请的“三维印刷技术”专利。该学院的四名科研人员从喷墨打印机原理出发,研制出一种能在平铺着“塑料”粉末的平面上喷洒各种颜色“胶水”的打印机。当打印生成一层平面后,在平面上薄薄地铺一层新粉末,再继续打印。打印完毕后,吹走多余的粉末,就能得到一个彩色的实体物品。自这项专利见诸报端后,所有的增材制造技术就逐渐被媒体统称为“3D打印”了。可见,“3D打印技术”,是基于增材制造理念,利用先进的信息技术、精密机械技术和材料科学,进行快速成型的新兴制造技术。也是快速成型技术的通俗称呼。本报告以下无特殊说明,“3D打印技术”即指快速成型技术。2.“3D打印”的原理及技术类型2.1基本原理“3D打印技术”的基本原理,是在计算机控制下,对部件生成三维信息,控制多维成型系统,将材料由点到面,逐层叠加堆积形成零件或部件。2.2技术类型快速成型技术类型约有几十种,其中主要的技术类型如下:2
4、.2.1光固化成形SLA(Stereo lithography Apparatus)工艺也称光造型、立体光刻及立体印刷,其工艺过程是以液态光敏树脂为材料充满液槽,由计算机控制激光束跟踪层状截面轨迹,并照射到液槽中的液体树脂,而使这一层树脂固化,之后升降台下降一层高度,已成型的层面上又布满一层树脂,然后再进行新一层的扫描,新固化的一层牢固地粘在前一层上,如此重复直到整个零件制造完毕,得到1个三维实体模型。该工艺的特点是:原型件精度高,零件强度和硬度好,可制出形状特别复杂的空心零件,生产的模型柔性化好,可随意拆装,是间接制模的理想方法。缺点是需要支撑,树脂收缩会导致精度下降,另外光固化树脂有一定的毒性而不符合绿色制造发展趋势等。2.2.2分层实体制造LOM(Laminated Object Manufacturing)工艺或称为叠层实体制造,其工艺原理是根据零件分层几何信息切割箔材和纸等,将所获得的层片粘接成三维实体。其工艺过程是:首先铺上一层箔材,然后用CO,激光在计算机控制下切出本层轮廓,非零件部分全部切碎以便于去除。当本层完成后,再铺上一层箔材,用滚子碾压并加热,以固化黏结剂,使新铺
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