3d打印机的发展历史 3D打印机的发展历史是什么？

2021-04-17 04:10:04 来源：朵拉利品网

1, 3D打印机的发展历史是什么？

3D打印并非是新鲜的技术，这个思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长，其价格也正逐年下降。
使用打印机就像打印一封信：轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D打印时，软件通过电脑辅助设计技术（CAD）完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。
堆叠薄层的形式有多种多样。有些3D打印机使用“喷墨”的方式。例如，一家名为Objet的以色列3D打印机公司使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质 喷涂在铸模托盘上，此涂层然后被置于紫外线下进行处理。之后铸模托盘下降极小的距离，以供下一层堆叠上来。另外一家总部位于美国明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是在喷头内熔化塑料，然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。
还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷出的液态粘合剂进行固化。它也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。这也正是德国EOS公司在其叠加工艺制造机上使用的技术。而瑞士的Arcam公司则是利用真空中的电子流熔化粉末微粒。以上提到的这些仅仅是许多成型方式中的一部分。
3d打印机和打印物（19张）
当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时，介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸，最后只需用水或气流冲洗掉支 撑物便可形成孔隙。如今可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另 一头柔软。
3D打印源自100多年前美国研究的照相雕塑和地貌成形技术，上世纪80年代已有雏形，其学名为“快速成型”。它的
最早的3d打印机
原理是：把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。打印出的产品，可以即时使用。
在20世纪80年代中期，SLS被在美国德州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利，项目由DARPA赞助的。1979年，类似过程由RF Housholder得到专利，但没有被商业化。
1995年，麻省理工创造了“三维打印”一词，当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。
说到3D打印，就不得不提3D打印机：
3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造样品。 2003年以来三维打印机的销售逐渐扩大，价格也开始下降。
该技术可用于珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工（AEC），汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，和许多其他领域。
最早的3D打印出现在上个世纪的80年代，价格极其昂贵且所能打印的产品数量也少得可怜。

2, 3D打印的材料发展历史及未来发展是如何的

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形状的技术，其基本原理是离散-堆积原理。
从打印耗材看，目前研究较多且国家支持的3D打印金属材料主要包括以下几种：
低成本钛合金粉末 ：满足航空航天 3D 打印复杂零部件用粉要求，低成本钛合金粉末成本相比现有同等钛合金粉末降低 50~60%;
铁基合金粉末 ：利用 3D 打印工艺致密化后的金属制品，其物理性能与相同合金成分的精铸制品相当；
高温合金粉末 ：开发金属粉末的致密化技术，建立制品的评价标准体系。
非金属材料3D打印的研究开始较早，至今已经初步形成规模化的产业。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。
由于现阶段90%的3D打印机用户都使用的是桌面级产品，因此像ABS、PLA这两种塑料材质的耗材用量占比超过50%，目前高分子材料生产商也主要集中于ABS和PLA以及尼龙材料。从材料种类看，3D打印行业的发展取决于其材料的研发和应用，当前全球3D打印行业的发展主要的材料有PLA、ABS、Standard Resin、PA12、PA 2200、PETG和Clear Resin等。其应用最为广泛的为PLA材料，应用占比为37.1%，其次为ABS占比为15.5%。
随着组织工程研究的不断深入，表明3D打印技术适用于打印细胞、生物支架材料和细胞活性因子，其在器官打印中的应用也日益受到关注。目前生物组织及器官的3D打印主要分为两类，一类是直接打印生物支架，之后再细胞进行培养；第二类是将生物支架和细胞同时打印。生物支架是用于支撑组织成长为一个完整的组织的框架材料，是组织工程三要素之一，也是目前3D打印技术研究的热点之一。生物支架材料一般为多孔材料，这样有利于细胞的培养。其3D打印方法较为多样，激光选区熔化（SLS）、光固化成形（SLA）、三维立体打印（3DP）等方法均可制备生物支架。目前对于硬组织如骨骼的3D打印成型较为成熟，其材料一般为钛镁合金或羟基磷灰石与高分子材料的复合材料，其技术已较为成熟，并被成功的运用于临床。
如今，3D打印产业已经进入高速发展的阶段，虽然存在材料种类少、加工成本高等诸多制约产业发展的因素，但相对于传统的制造方式（减材制造），3d打印技术对材料的总体利用率高，可以制造复杂的结构零件，并且无需开模，制造工序少，周期短。其在在航空航天制造领域、生物医疗领域、设计领域优势日益凸显。
除了在材料方面外，3D打印在其他方面也有较大的发展空间，例如可以将3D打印与“互联网+”和“云计算”相结合，实现制造资源的高度共享，进入个性化定制阶段。另外可将3D打印和传统的切削减材相结合，用以保证零件的成型制造精度。

3, 3D打印的材料发展历史及未来发展是如何的

萌芽期
多数人看来3D打印还是一个新生事物，其实在二十年前3D打印设想已开始酝酿。设计领域许多人都知道3D CAD(3D计算机辅助设计)。从70年代诞生到现在，3D CAD经历了几十年的发展，已经成为广大设计人员的有力工具之一和很多设计领域的重要标准。而快速成型（Rapid Prototyping，简称RP）技术几乎与3D CAD的发展同步，人们从使用3D CAD的那天起就希望方便地将设计“转化”为实物，因此也就有了发明3D打印机的必要。
在目前的3D打印机行业中，Z Corporation和Stratasys两家公司的产品占有绝大多数市场份额。提到3DP(Three Dimensional Printing，三维打印)几乎就是美国Z Corporation公司的代称。早在1994年，几个来自MIT（麻省理工学院）的科研和技术专家就发明了3DP技术并申请了专利。1997年，为了将3DP技术推向市场，Z Corporation公司正式成立。从那时起，Z Corporation就一直占据着3D打印机市场的半壁江山。
成立于1990年的美国Stratasys公司率先推出了基于FDM技术的快速成型机，并很快发布了基于FDM的Dimension系列3D打印机。由于，FDM技术有其得天独厚的优势，适合汽车、家电、电动工具、机械加工、精密铸造及工艺品制作等领域使用，因此Stratasys的FDM快速成型机目前在全球RP市场已占有近半的比例。
我国对3D打印技术也同样有十分强烈的需求。自90年代初国内就有多所高校开始自主知识产权的RP技术研发，但是相比RP技术领先的美国、日本等国家，国内还没有一款达到国际水平的3D打印机推向市场，只有部分有实力的企业和科研院到专业的RP或3D打印服务商那里租用3D打印机或者订制模型。国内RP技术在研究队伍、资金投入和普及范围等多方面还有很长的路要走。比较而言，港台地区RP技术应用更为广泛。港台地区相比内地RP技术起步较早—很多高校、企业都有自己的3D打印设备。只不过，港台地区RP技术的重点是应用与推广，而并非自主研发。

成长期
与计算机和网络发展相一致，在经过20-30的萌芽期，3D打印进入快速成长期。
2011年9月BBC NEWS报道，德国弗劳恩霍夫研究所的一个小组，使用3D打印技术和一种称为“多光子聚合技术”，成功地打印出人造血管。通过这一过程打印出来的血管可以与人体组织相互“沟通”，不会遭器官排斥。打印时使用的“墨水”是生物分子与人造聚合体。
2011年10月，一辆名为“Urbee”的汽车在加拿大温尼伯艺术画廊举行的展会上首次公开亮相，它包括玻璃嵌板在内的所有外部组件都是通过3D打印设备生产的。它用电和汽油作为混合动力，车速可达每小时100公里至110公里。
2011年12月，Theo Jansen展示一套采用“3D打印机”制作的风动机械装置，唯一使用的材料就是PVC。这个机械装置需要通过风驱动上面的大扇叶，带动内部的机械齿轮让装置行走，就像一个多足的机器人在那里爬行。
2012年的TED大会上，能打印出肾的3D打印机使人眼前一亮。这次打印出的肾组织只是一个雏形，只是用于实验操作。短期内不能被用于临床应用中。但神奇的效果却产生了震撼效应。
2012年3月，来自维也纳科技大学的研究人员推出了“纳米级”3D打印机，它可以创建复杂的对象，比如微型F1赛车、维也纳圣史蒂芬大教堂和伦敦塔桥的微型模型等，它们甚至比一粒沙子还要小。这种打印机使用液态树脂，采用一种名为“双光子光刻”的高新技术，通过激光使树脂硬化成形。 如果你还有什么不清楚的可以到D客商城看看，那里有关于3D打印机的相关知识。

名词解释

3D

通常我们说的三维是指在平面二维系中又加入了一个方向向量构成的空间系。三维既是坐标轴的三个轴，即x轴、y轴、z轴，其中x表示左右空间，y表示上下空间，z表示前后空间，这样就形成了人的视觉立体感。 三维是由和一维二维组成的，二维即只存在两个方向的交错，将一个二维和一个一维叠合在一起就得到了三维。 三维具有立体性，但我们俗语常说的前后，左右，上下都只是相对于观察的视点来说。没有绝对的前后，左右，上下。

打印机

打印机（Printer）是计算机的输出设备之一，由约翰·沃特与戴夫·唐纳德于1976年合作发明。 打印机主要用于将计算机处理结果打印在相关介质上，可分为激光式打印机、喷墨式打印机、击打式打印机等类型，知名打印机品牌有联想、惠普、爱普生、迈创等。

专利

专利，是一个汉语词语，意思有四种，第一种指专谋私利；第二种指垄断某种生产或流通以掠取厚利；第三种指专注敏锐；第四种指一项发明创造的首创者所拥有的受保护的独享权益，在实行专利保护制度的国家﹐一般订有专利法。

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