什么是3D打印?

3D打印的神奇世界

3D打印机是在IT领域最热门的新技术。每个人 - 用户和供应商alike-想分一杯羹的,并与3D系统现在印刷糖果和食物,他们可以得到他们的愿望;即,实际的,可食用的一块馅饼。

为什么3D打印机如此受欢迎?因为他们是星际旅行的复制的21世纪版本就可以了,从字面上看,打印(或复制)从一块南瓜饼,以一个成熟的多层房子什么。

沃勒斯Associates公司,在科罗拉多州Fort Collins。一个咨询公司,已确定50多个添加剂制造和3D打印公司。从报表3 ders.org清单上列出了230多台打印机和打印机套件,起价199美元,最高33万美元或更多。在这个列表中,3D打印机的平均价格是2346美元;没有比高端彩色激光打印机多多少,当然也不是超出了大多数用户的能力。(看幻灯片看看3D打印是如何工作的。)

起源和技术

目前最常见的3D打印机技术有熔融沉积建模(又称熔丝制造)、立体平版印刷、数字光处理、选择性激光烧结、直接金属激光烧结、选择性激光熔化、选择性热烧结、叠层物体制造和polyjet 3D打印。

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还有其他类似的技术和更多的地平线上作为独立的企业家和Kickstarter候选人继续研究,设计和开发新的方法来创建三维对象池的塑料、聚合物树脂、粉末制品、沙子、玻璃、食品物质和液体金属,如不锈钢、钴铬、钛、铝、镍、银、金合金。

简而言之,3D打印机是快速原型机的简化版,自20世纪80年代初就出现了,只是更小、更便宜、更简单。然而,随着发明家的不断扩大,快速成型和3D打印之间的界限变得越来越模糊。更小、更便宜的3D机器正在使用更多种类的材料,一些较大的快速原型机正在变得更小,成本更低。例如,密歇根理工大学刚刚发布了一款新的开源3D金属打印机,售价仅为1500美元。Makerbot公司的Replicator 2台式3D打印机(售价2899美元)可以打印出一只有功能的、机械的3D打印手,这只手被称为Robohand。Makerbot也出售这款打印机的迷你版,价格为1375美元。

它是如何工作的

每一种3D技术(也称为增材制造)的过程都非常相似。物体是用类似cad的软件程序设计的,然后被切成极薄的层(就像切一块面包)。然后,机器将材料喷射、挤压或滴在一个底座上,一次一层,通过加热将这些材料融合在一起,直到物体成型。有些机器通过喷嘴将一长丝的塑料材料挤出,然后将物体自下而上地放在一个平台上。有些人在一盘粉末或液体中建造物体,平台随着每一层的应用而降低,从上到下建造。

有些使用激光,如选择性激光熔化(SLM)、直接金属激光烧结(DMLS)和选择性激光烧结(SLS);有些将材料熔合在一起,如熔融沉积建模(FDM)和熔融灯丝制造(FFF);一些固化液体,如立体光刻(SLA)中的固化液体;还有一些使用一种被称为层压对象制造(LOM)的层压工艺,即将薄层切片,然后使用纸张、聚合物和/或金属层压在一起。每个过程都有自己独特的挑战和好处。

准确性、材料、成本和生产时间通常决定了个人或公司选择哪种打印机。

绘制或扫描它

最重要的3D打印机都拥有自己专有的三维设计软件,大部分都是与一些CAD / CAM程序的兼容,和Adobe的新创意云包括Photoshop的CC,Adobe的极为简化的3D建模软件。其他独立的程序包括的Autodesk 123D系列产品,SketchUp中,玛雅,表Z,Bonzi3D,TinkerCad等,再加上一些开源的选择。

3D扫描仪在这种新经济中也扮演着重要的角色,它是复制现有产品或设计的简单解决方案。Makerbot的Digitizer桌面3D扫描器(看起来像一个小型的开放式DVD播放器)非常容易使用(不需要设计或3D建模技能)。用户看到结果在两次点击-从原始对象到扫描文件;但包括软件在内的成本高达1,099美元。

Cubify的Sense 3D扫描仪是一种手持设备,就像通过中心一握的长方形手电筒。因为它的小巧便携,这种设备可以扫描从咖啡杯摩托车什么。感的3D扫描仪Cubify的造型软件,成本只有$ 399完全集成。而且,像3D打印机,这些扫描仪有各种形状,大小和价格。

在20小时内打印出你的下一辆汽车或者建造一座2500平方英尺的房子

由于航空航天、医疗、建筑、汽车和国防工业生产的许多产品都需要精密、尺寸和复杂的材料,因此对巨型3D快速原型机的需求将一直存在。例如,Urbee 2,一加仑汽油可以行驶数百英里的混合动力汽车,就是在Stratasys 3D和Fortus 3D生产打印机上生产出来的。但迄今为止最大的项目是Contour Crafting公司第一个也是唯一一个3D打印房屋。

拥有和贝赫鲁克·科肖内维斯教授开发的南加州大学,这种自动化的土木结构的建筑包括现实生活中的大小,可居住建筑物。Khoshnevis说,“我们已经建成的建筑物的部分,但它一直后勤困难,以建立一个完整的房子,因为,如果我们在实验室里建立一个,我们将无法建立任何东西,因此我们将不得不拆除的房子而从实验室中取出。不过,我们很快就会尝试一次,我们在一个开放的领域,从当局确保网站安全并获得许可证建立完整的建筑。”

这类打印机的价格高达数十万美元——不是大多数技术人员的价格范围,但其中一些系统可以打印定制订单;也就是说,你创建自己定制的产品,他们为你打印出来(在shapeways.com这样的网站上)。其中一些可以出租,比如Khoshnevis教授价值50万美元的建筑打印机。即使每天花费6000美元,你的房子也会在20小时内建好,所以这对于一个完整的房子来说是很便宜的。

但是Khoshnevis还有其他的计划。在他的设想中,这项技术将被用于更新世界上的贫民窟和修复被自然灾害破坏的地区。Khoshnevis说:“机器人建筑比人工建筑更便宜,更坚固,更快,更安全,更环保。”这项技术还可以用于在月球或火星上建造月球栖息地、实验室、道路和桥梁;这些建筑最终会成为人类的居所,甚至是整个殖民地。”

除了工具、珠宝、服装、汽车甚至房屋,3D打印的另一个大产业是食品。好时和3D系统公司合作,为好时在全国的客户生产各种设计和形状的巧克力;它的ChefJet打印机为定制糖果,蛋糕装饰,派对礼品,和更多的各式各样的糖果。另一家名为“自然机器”(Natural Machines,总部位于西班牙巴塞罗那)的公司拥有一台名为“Foodini”的机器,它可以3D打印从披萨、蛋饼到素食豆汉堡的所有东西。甚至美国宇航局也加入了3D打印食品的热潮。去年,他们与德克萨斯州奥斯汀市的系统和材料研究咨询公司签订了一份研究合同,研究为宇航员创造健康美味的3D食物的可能性。全球各地的餐馆和面包店(如芝加哥的Moto餐厅和巴塞罗那的Dos Cielos)已经在试验和/或在厨房中使用3D打印机——就在微波炉和对流烤箱之间。

这项技术会扼杀就业吗?

根据Gartner 2014年预测热门IT部门和用户报告;到2018年,3D打印将花费$ 100十亿每年在知识产权损失,全球范围内。这份报告还指出,“到2020年,数字化的劳动力减少效应会引起社会动荡和对一些成熟经济体新的经济模式的追求。”

但皮特Basiliere,Gartner公司研究总监,不一定与预测一览无余同意。“有一些项目,很多项目,这将永远不会被3D印刷,因为它更符合成本效益,以使他们在长期运行所取代,例如,一个公司如耐克公司将继续生产低劳动力大量的跑鞋-cost国家,因为这是模型,大多数人都愿意接受同样的跑鞋其他人一样,但 - 对于利基选手谁可能是优秀运动员或其他人谁具有独特的脚步,或那些身体残疾 - 耐克公司的capacity to make custom 3D soles and other such parts. So, while we'll always have long-run manufacturing, there are also niche applications that 3D printing is ideally suited for, and it’s really the only practical way to meet these custom needs."

颠覆性技术的律师保罗·班沃特说:“我被Gartner公司的$ 100十亿数量感到惊讶,我自己的看法是比较乐观的。如果真的有足够的3D打印机在那里犯下IP盗窃这个水平,甚至有更多的潜在价值,但我。不相信,3D打印机的主要目的是致力于IP盗用,就像个人电脑的主要目的是不违反法律,尽管许多计算机被用来做。当前和潜在的知识产权权利人应当想着他们的3D IP组合和创造性得到新的机会,如在定制产品设计和配件,通过扫描和打印低成本的3D物体的能力创造授权的社区参与“。

未来的3 d

巴西利尔预计,到2016年,企业级台式3D打印机的价格将低于2,000美元,50家最大的跨国零售商中有7家将于明年年初在网上或实体店销售3D打印机。例如,史泰博(Staples)等一些超级商店已经在库存和销售3D打印机。很快会有更多的公司跟进。Gartner还预测,在2017年之前,出货量每年将增长近一倍,此后每年增长超过一倍。

Basiliere补充道:“这个新的工业革命(也是Chris Anderson的书)是关于‘制造者’社区的——一个Anderson普及的术语——也包括那些极端的爱好者和聪明的业余爱好者,他们喜欢制造东西——不仅使用3D打印机,而且使用其他工具。”

“对制造各种东西感兴趣的人越来越多,就像材料挤压技术的一些专利正在不断涌现一样。但3D打印机只是个开始,是个开始的地方。”在他们的世界里,一切皆有可能,没有什么是破碎的。但如果它真的坏了,他们就会3D打印另一个。他们甚至还发明了一种可以自己制作3D替换部件的打印机。这才是真正的进步。”

Julie Sartain是一名来自犹他州盐湖城的技术/计算机记者。请联系她julesds@comcast.net

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