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3D打(dǎ)印(Three Dimensional Printing)是現代(dài)前沿技術之一(yī)。自1976年噴墨打印(yìn)機誕生以來,科學家及(jí)工程師們對打印技術持續發展與創新,嚐試由“墨水+平麵打印”模式升級到“其它材(cái)料+空間打印”模式(shì),時至今日已在多個行業及領域(yù)獲得應用甚至量產。本文回顧3D打印技術的發展、分析3D打印目前在民用(yòng)建築的應用情況,並研究總(zǒng)結3D打印在民用建築的發展趨勢。
19世紀末,美國根據照相(xiàng)雕塑和地貌成形技術形成了3D打印核心製造思想,初期用於打印玩具、工具及廚房(fáng)用品(pǐn)等小型(xíng)東西;後續隨著數字化技術的(de)進步發(fā)展,打(dǎ)印設(shè)備、打印材料和輔助工具的發展,多學科多行業的交叉衍生,3D打印技術水平獲得了大幅度提升並開始廣泛應用。 目前(qián)已在汽車工業、航空航天、武器裝(zhuāng)備、生物醫療、通用製造等多個行業及領域(yù)得到應用。
3D打印是一種通過“逐層堆積(jī)成型”方式實現實體(tǐ)打印的技術,它將設(shè)計的3D模型通過圖形處理軟件分割轉化為二維(wéi)麵的模型,通過3D打印機把滿足要求的打印材料(liào)逐層打印成三維(wéi)產品。與傳統工業化方(fāng)法相比,傳統(tǒng)方法屬於減法(“去除成型”),3D打印屬(shǔ)於加法(“堆積成(chéng)型”)。
3D打印不需模具及機械(xiè)加(jiā)工,可以直接從設計完成(chéng)的計算機圖形數據中生成任何形狀的物體(tǐ),產品可以實現高精度、無縫連接及個性化需求,因此在醫療領域也廣泛應(yīng)用於醫療輔助器具,包括義肢、假牙及骨骼(gé)等;甚至結合肌電係統形成功能接近原肢的器具。
航空航天(tiān)領域3D打印主要針對由鈦合金、鋁合金、超高強(qiáng)度鋼、高(gāo)溫合金等難加工材料生產的部品。上述材料強度(dù)高、熔點高,不易成型加工,若采用傳(chuán)統加工工(gōng)藝則生產周期長、成本高昂。3D打印可以有效地提高部品質量、並降低製造成本,且製造速度快、加(jiā)工周期短,統計表明至少(shǎo)可節約70%的時間(jiān);材料利用率高、加工成本低,統計表明可降低50%的製造費用;且加工過程不受零件(jiàn)複雜程度的影響,大幅度降低後續機加工難度及周期。以波(bō)音公司為例,該公司已(yǐ)在16種不同(tóng)的商用和軍(jun1)用飛機上使(shǐ)用了(le)200多種、2萬多個3D打印的飛機(jī)零部件。
除傳統的(de)粉末黏合成型技術外(wài),隨著材料(liào)及相(xiàng)應固化/成型技(jì)術的發展及變化,衍生出(chū)了(le)各種3D打印技術,表一是(shì)常用(yòng)的3D打印技術。
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