3D打印的原理和应用
2021-03-26
1. 引述3D打印本质上是一种层层堆叠，增材制造的思想。借用这类思想的工艺方法有很多，大到建筑生产，小到纳米堆积。但主流的3D打印，主要集中在制造业，单体制造尺度上往在毫米到10米级制造尺度。以下我们谈论的也是在这个尺度的3D打印方法。为了不失整体性，我们先介绍特点，再业界应用，最后介绍工艺方法，。对于商业应用，我个人的想法会提一提。2. 3D打印的特点2.1 3D打印的独特优势从特点上讲3D打印的层层堆叠方法，具有高度的柔性，高度的定制性，对零件外形的制造难度，制造成本的敏感度非常低。对于一些具有大量曲面，非常难加工的复杂零件，3D打印的优势及其明显。例如下面这样一类几何体，对于传统加工来讲，往往需要5轴以上的昂贵加工中心完成。然而对于3D打印，这类零件与打印一个扳手并无明显区别。同时针对这一优势，拓扑学优化是3D打印设计的一个重要方向。这类零件，可以具有合理的强度和极轻的重量。
2.2 3D打印具有极强的零件整合性在以往，对于具有复杂内部结构的产品，如液压缸，液压阀，具有内部沟道的冲压模具，往往需要拆分成多个零件，通过复杂的连接件，配合面进行精密组装。然而由于3D打印的出现，完全可以将以往的几个件，整合为一个件。液压产品巨头MOOG公司，前几年就研发出了液压缸液压阀完全整合的一体液压元件，波士顿动力的结构中也应用大量的3D打印的一体化零件，这种整合趋势和设计方法也必然是发展方向之一。
