3D打印,也称为增材制造或积层制造,是一种通过逐层打印材料来构建三维物体的技术。它基于数字模型文件,使用粉末状金属、塑料或其他可粘合材料进行制造。3D打印技术最早在20世纪80年代中期由美国科学家查尔斯·赫尔(Charles Hull)提出,并于1986年开发了第一台商业3D打印机。
3D打印的发展历程
早期发展:3D打印的概念最早出现在19世纪末的美国,1980年代初期已有雏形。1986年,查尔斯·赫尔开发了第一台商业3D打印机,并于同年获得专利。
技术进步:1993年,麻省理工学院获得3D打印技术专利。1995年,ZCorp公司从麻省理工学院获得授权,开始开发3D打印机。2005年,市场上首个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。
应用拓展:2010年,美国Jim Kor团队打造出世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee。2011年,发布了全球第一款3D打印的比基尼和3D巧克力打印机。2012年,苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。
市场增长:2012年,全球3D打印市场规模达到22.04亿美元,预计未来将保持快速增长。
3D打印的分类
3D打印设备根据应用领域、使用的原材料和打印技术的特点进行分类:
按应用领域:工业级3D打印设备和消费级/桌面级3D打印设备。
按原材料:金属3D打印设备和非金属3D打印设备。
按打印技术:选择性激光熔化成型(SLM)、选择性激光烧结成型(SLS)、激光直接烧结技术(DMLS)、电子束熔化技术(EBM)、熔融沉积式成型(FDM)、选择性热烧结(SHS)、立体平板印刷(SLA)、数字光处理(DLP)、三维打印技术(3DP)、细胞绘图打印(CBP)等。
3D打印的优势
制造复杂物品:能够制造形状复杂、定制化的零部件,无需组装。
降低成本:产品多样化而不增加成本,材料利用率高,浪费少。
缩短开发周期:一体制造复杂形状工件,缩短产品开发周期。
无需库存:零时间交付,减少库存压力。
3D打印的应用领域
3D打印技术已广泛应用于多个领域,包括珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车、航天航空、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程等。
未来展望
尽管3D打印技术已经取得了显著进展,并在多个领域得到应用,但它仍然面临一些挑战,如技术限制、材料成本和打印速度等。未来,3D打印有望与传统制造业技术互补,共同推进现代制造业的转型,并在更多领域实现广泛应用。