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3D打印技术的具体应用

      3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、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、枪支以及其他领域都有所应用。

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原理技术

3D打印机,已成功打印一辆F1赛车

       日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品,而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说,3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备,比如打印一个机器人、打印玩具车,打印各种模型,甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理,因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。

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打印过程

三维设计

英国工程师“打印”出无人飞机

       三维打印的设计过程是:先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。

设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器,其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。

应用领域

海军舰艇

2014年7月1日,美国海军试验了利用3D打印等先进制造技术快速制造舰艇零件,希望借此提升执行任务速度并降低成本。

航天科技

2014年9月底,NASA预计将完成首台成像望远镜,所有元件基本全部通过3D打印技术制造。NASA也因此成为首家尝试使用3D打印技术制造整台仪器的单位。

医学领域

3D打印肝脏模型

     日本筑波大学和大日本印刷公司组成的科研团队2015年7月8日宣布,已研发出用3D打印机低价制作可以看清血管等内部结构的肝脏立体模型的方法。据称,该方法如果投入应用就可以为每位患者制作模型,有助于术前确认手术顺序以及向患者说明治疗方法。

3D打印头盖骨

    2014年8月28日,46岁的周至农民胡师傅在自家盖房子时,从3层楼坠落后砸到一堆木头上,左脑盖被撞碎,在当地医院手术后,胡师傅虽然性命无损,但左脑盖凹陷,在别人眼里成了个“半头人”。

3D打印脊椎植入人体

      2014年8月,北京大学研究团队成功地为一名12岁男孩植入了3D打印脊椎,这属全球首例。据了解,这位小男孩的脊椎在一次足球受伤之后长出了一颗恶性肿瘤,医生不得不选择移除掉肿瘤所在的脊椎。不过,这次的手术比较特殊的是,医生并未采用传统的脊椎移植手术,而是尝试先进的3D打印技术。

3D打印手掌治疗残疾

2014年10月,医生和科学家们使用3D打印技术为英国苏格兰一名5岁女童装上手掌。

3D打印心脏救活2周大先心病婴儿

      2014年10月13日,纽约长老会医院的埃米尔·巴查博士(Dr.Emile Bacha)医生就讲述了他使用3D打印的心脏救活一名2周大婴儿的故事。这名婴儿患有先天性心脏缺陷,它会在心脏内部制造“大量的洞”。在过去,这种类型的手术需要停掉心脏,将其打开并进行观察,然后在很短的时间内来决定接下来应该做什么。

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3D打印制造房子

   2015年,俄罗斯设计师Nikita Chen-iun-tai提出设计名为Apis Cor圆形3D打印机。这种3D打印机有一个旋转的基地和起重机般可以旋转的手臂,可以旋转到各个方向,由内而外地打印整个房子。无独有偶,我国近两年也兴起3D建房热潮,2017年,江西赣州某农村就用3D打印技术盖起了一座4层小楼。虽然现在3D打印应用还较少,但可以预见,当这种技术成熟之后,可以有效地解决很多建筑难题。

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3D打印制作食物

   其实,3D打印在食物方面的应用还是比较多的。比如英国就出现了一台打印糖果的3D打印机,这台机器可以把手绘图案、信息、甚至是自拍照统统变成糖果。除了这种创意应用,3D打印还可以彻底解放厨房。韩国一位名为Jin-Kyu Rhee的教授就研发出一台将粉末状的原料转化为食物的3D打印机,有了它,只需轻轻一点,一顿健康的饮食就出炉了。

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  3D打印制作动物义肢

      之前在网上看到一则新闻,一群爱心人士为一只失去脚掌的鸭子“打印”了一个鸭脚。这只鸭脚完全参照鸭子的另一只脚掌制作,大小十分合适。目前,很多动物保护组织开始利用这项技术救助失去肢体或部分骨骼(如牙齿、颌骨)的野生动物。此外,部分科学家已经开始尝试用3D打印机制作人类义肢,相信随着3D打印材料的丰富,这项技术在医学上的运用将越来越广。

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  3D打印制作衣服

   用3D打印技术制作衣服,不仅能实现各种夸张的立体造型,还能真正意义上实现“天衣无缝”的效果。最让人期待的是,它可以彻底杜绝衣服尺寸不合适这个大问题。目前,已经有设计师将3D打印制作出来的服装带上了秀场。

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   3D打印制造汽车

   3D打印技术在汽车领域的应用非常广。不少汽车制造商已经开始尝试将其运用在汽车部分复杂零部件的制作上。世界知名汽车制造商local Motors就曾推出一款名为Strati的电动敞篷概念车,这辆车最高速度为80Km/h,搭载了6.1kWh电池,续航里程大约为100Km。不少人非常看好3D打印技术在汽车领域的前景,认为其将成为一项“颠覆性”技术。

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   3D打印制作人像

   有了3D打印技术,蜡像可能就没那么吃香了。毕竟再精良的制作工艺也比不上扫描本人全身数据制作出来的人像逼真。小编在网上看到过用3D打印制作出来的“人皮面具”,简直和本人一模一样!戴上这样的面具,真不知道会不会瞒过各类人脸识别设备的“法眼”。

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   科技使人快乐,看了3D打印这些有趣的应用,你是不是对这项技术充满憧憬呢?也许不久的将来,普通人也可以住着3D打印的房子,吃着3D打印机制作的食物,开着3D打印技术制造的汽车上班呢!

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资讯来源:http://www.solomonsz.com

(责任编辑:中国3D打印网)