3D打印:多学科领域的技术革新与挑战
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3D打印基础概述
- 工艺原理 :3D打印常用的熔融长丝制造(FFF)技术,将热塑性聚合物送入液化器,沿Z轴方向在连续的X - Y平面上挤出长丝,逐层构建3D组件。在沉积过程中,加热的长丝放置在冷却阶段的先前沉积长丝上,使其重新加热,界面温度需达到非晶材料的玻璃化转变温度(Tg)或半结晶材料的结晶温度(Tc),以实现有效粘结。
- 影响因素 :诸多因素影响打印组件的质量和层间粘结,如聚合物的温度分布。理解工艺参数对长丝温度变化的影响至关重要,因为流变特性(如粘度)受温度影响,可建立粘度与温度的关联,从而引出材料的时间 - 温度 - 转变(TTT)图,用于同时探索温度变化及其对粘度的影响。
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3D打印发展历程
- 早期发展 :20世纪80年代末,ME - 3DP出现并获得首个专利,推动了Stratasys公司的成立。在ME - 3DP发展的前20年,Stratasys主要使用熔融沉积建模(FDM®)设备进行快速原型制作。
- 市场变革 :2000年代后期,RepRap开源倡议的出现和Stratasys原始专利的到期,引发了市场变革。大量硬件初创公司开发受RepRap模型启发的桌面3D打印机,市场产品日益多样化。如今,FFF打印机价格范围从几百美元到数十万美元不等,3D打印行业从封闭产