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1、基于Solidworks的3D打印機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文第一章緒論1.13D打印的原理及其歷史發(fā)展1.1.13D打印的原理3D打印，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支
2、以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。設(shè)計(jì)軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產(chǎn)生的三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩
3、打印的輸入文件。打印機(jī)通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實(shí)體。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。打印機(jī)打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米來計(jì)算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分打印機(jī)如ObjetConnex系列還有三維?Systems'ProJet系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機(jī)相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”
4、的直徑通常為50到100個微米。用傳統(tǒng)方法制造出一個模型通常需要數(shù)小時到數(shù)天，根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定。而用3D打印的技術(shù)則可以將時間縮短為數(shù)個小時，當(dāng)然其是由打印機(jī)的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而3D打印技術(shù)則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對較少的產(chǎn)品。一個桌面尺寸的3D打印機(jī)就可以滿足設(shè)計(jì)者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。3D打印機(jī)的分辨率對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠（在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣），要獲得更高分辨率
5、的物品可以通過如下方法：先用當(dāng)前的3D打印機(jī)打出稍大一點(diǎn)的物體，再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。有些技術(shù)可以同時使用多種材料進(jìn)行打印。有些技術(shù)在打印的過程中還會用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易于除去的東西（如可溶的東西）作為支撐物。1.1.23D打印的歷史發(fā)展-13-1986年，CharlesHull開發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機(jī)。1993年，麻省理工學(xué)院獲3D印刷技術(shù)專利。1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學(xué)院獲得唯一授權(quán)并開始開發(fā)3D打印機(jī)。2005年，市場上首個高
6、清晰彩色3D打印機(jī)SpectrumZ510由ZCorp公司研制成功。2010年11月，世界上第一輛由3D打印機(jī)打印而成的汽車Urbee問世。2011年6月6日，發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼。2011年7月，英國研究人員開發(fā)出世界上第一臺3D巧克力打印機(jī)。2011年8月，南安普敦大學(xué)的工程師們開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機(jī)。2012年11月，蘇格蘭科學(xué)家利用人體細(xì)胞首次用3D打印機(jī)打印出人造肝臟組織。2013年10月，全球首次成功拍賣一款名為“ONO之神”的3D打印藝術(shù)品。2013年11月，美國德克薩斯州奧斯汀的3D
7、打印公司“固體概念”(SolidConcepts)設(shè)計(jì)制造出3D打印金屬手槍。3D打印技術(shù)目前是一種高新技術(shù)，3D打印技術(shù)作為一種高科技技術(shù)，目前應(yīng)用到很多領(lǐng)域，如制造業(yè)，航空領(lǐng)域，醫(yī)療領(lǐng)域，化學(xué)技術(shù)，還有材料學(xué)科等方面。3D打印技術(shù)的推廣使得更多制造業(yè)有了相應(yīng)的變革，打印技術(shù)可以使制造效率不斷挺高，方便快捷。而廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域有醫(yī)療領(lǐng)域，建筑領(lǐng)域，和機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域。有些精密的制造業(yè)也可以通過3D打印技術(shù)完成。在醫(yī)療領(lǐng)域上，3D打印機(jī)可以用人培養(yǎng)的細(xì)胞作為打印原材料打印器官，這就給病人提供了對自己不排斥的器官。前段時間有
8、個小孩因?yàn)樘焐鷽]有鼻子，于是醫(yī)院就通過3D打印機(jī)打印出了一個與他個人相匹配的鼻子，并且成功應(yīng)用上去。這些成功的例子無疑在說明3D打印技術(shù)已經(jīng)越來越接近我們的生活，改變我們的生活。建筑領(lǐng)域，3D打印技術(shù)可以快速的打印出一棟很建筑模型，可以省略很多傳統(tǒng)的東西，某些工藝水平也是，傳統(tǒng)工藝所不能企及的。[1]3D打印技術(shù)已經(jīng)
