常识积累:3D打印技术

来源:北京公务员考试网 2022-09-21 11:12:37
  行测常识判断考点范围很广,一般包括政治、法律、经济、人文、地理、科技、生活等方面,需要小伙伴们长时间不间断的积累。今天给大家带来的常识相关考点是“3D打印技术”。
 
  3D打印的发展历史悠久,早在1981年的时候,3D打印这个新概念已经面世,不过打印的产品价格不菲,人们开始尝试用这个方式生产制造。但是三十年后,到了今天,3D打印才算是真正的迎来了春天。现在3D打印的精度、速度以及材料应用才实现突破。
 
  1. 3D打印的多领域应用
 
  3D打印的应用越来越广泛,涵盖教育、文化、医疗、机械、电子、航天航空、军事等等。
 
  2. 传统制造与3D打印的异同
 
  以镂空设计的球为例,表面有十几朵花,如果用传统的机械加工十分麻烦,必须逐个修改花纹。而选用3D打印的话,就没有浪费材料,所以它还有一个名字叫增材制造,意思是采用材料逐渐累加的方法,制造实体零件。 传统方式是先做好胚,再弄掉多余的材料,留下来的材料就是需要的形状。如果检查到问题,需要再开模具修改;而3D打印是用一点一点材料堆积,你可以迅速见到成品。
 
  3. 3D打印的技术实现
 
  3D打印技术应用到工业化生产。3D打印需要用到的其实不是实物,而是数字模型。假如你想把眼前的实物用3D打印出来,那么,你必须通电脑建模,或者用3D扫描仪,将实物数字化,即3D模型,最快十五分钟就可以打印出东西。目前3D打印技术分为FDM、DLP/SLA、SLS
 
  FDM 熔融堆积成型工艺
 
  FDM 技术相比DLP和SLS技术来说比较简单,因此受众群体多,也比较容易走进家庭。利用热塑性材料受到挤压成为半熔融状态的细丝,由沉积在层层堆栈基础上的方式,从3D CAD资料直接建构原型。FDM技术的优势在于机械结构简单,设计容易,制造成本、维护成本和材料成本低,对环境无污染,因此FDM也是在家用的桌面级3D打印机中使用得最多的技术。是相对传统的打印方式,不用激光,成本较低,不过精度不高,打印速度非常慢。这是大家最容易接触到的方式,一般用在教育市场。
 
  SLS立激光烧结成型工艺
 
  SLS 是用相对高科技的粉末,在激光照射高温条件下粉末融化。在工作台上铺上一层薄粉,激光束在该层截面上扫描,使温度升至融化点,从而实现烧结粘合,不断重复铺粉、烧结,并打磨、烘干处理,直至模型成型。其实3D打印就是一遍又一遍的2D打印,如果你把一个物体切得很薄,你会发现每一片都是一个形状,如果把所有形状合在一起,得到了一个三维结构物体。所以我们用激光的方式画出图形。SLS成型件对环境(温度、湿度和化学腐蚀)的抵抗能力类似于热塑性材料;而SLA 成型件的抵抗能力则比较差,例如,用环氧基树脂成型的SLA工件易被湿气和化学品侵蚀,在38℃以上的环境中会软化而翘曲变形,但成型精度较高。
 
  SLA立体光固化成型工艺
 
  SLA是一种光固化的技术,目前在中国相对比较发达。“立体光固化成型”,是激光束在液态树脂表面勾画出物体的第一层形状,然后制作平台下降一定的距离(0.05-0.025mm之间),再让固化层浸入液态树脂中,如此反复。使用的树脂是光敏树脂,激光束照射后会形成固态,成型模型速度快,精度高。
 
  DLP立体光固化成型工艺
 
  DLP数字光处理,被称为激光成型技术。DLP 3D打印技术同SLA3D打印成型技术有诸多相似之处。如果把生产比喻成用铅笔画一个圆,那 SLA 的技术相当于一层一层地描绘,而 DLP 相当于直接盖印章。我们所追求的量产化有两点是非常重要的,一是效率,二是材料成本。有一种3D打印机可以做到比传统制造快百倍的打印速度,即连面技术,目前深圳一家光棱科技已经研发出。一个镂空的球用传统FDM 3D打印打印要2-5个小时,最快也要1一个小时,而用最新连面技术打印只需要10分钟左右,打印速度令人惊叹,这款3D打印一旦面市,对传统工艺的冲击还是很大的。
 
  4. 3D打印对制造业和传统工艺的影响
 
  3D打印能释放无穷想象力,将很多以往的虚拟构想变成现实,包括如下:
 
  (1)定制化
 
  以牙科为例,每个人的牙齿是不一样的,但3D打印能解决定制化生产与批量生产之间的矛盾,批量生产定制化的种植牙、牙套等等。
 
  (2)实时
 
  因为3D打印的速度快,设计师上午设计一版产品,中午就能让领导看到成品,下午六点再设计一版,第二天早晨又能看到成品,极大地加速了新产品的开发速度。如果不是特别复杂,3D打印3小时可以出成品,而传统打样每次都要4-6周的时间,所以也提升了工业设计的整体速度。
 
  (3)无污染
 
  由于生产的原材料都是环保的,所以整个生产流程也就是无污染生产。既无废气废水污染,也没有边角料浪费。
 
  (4)数据化
 
  当数字化牙科发展成熟后,对医生的技术要求就大大降低。病人在医院里只需要用仪器扫描两分钟,就能知道牙齿所有问题的原因以及解决方案。
 
  另外,3D打印还能做牙齿矫形,打印个性化定制的透明牙套。究竟整形的时候,牙齿的移动方向是往左还是往前?移动多少毫米?以往的牙科手术单纯依靠医生的个人经验,而数字化牙科增加了手术的稳定性,并降低了医生的技术门槛。
 
  (5)快速
 
  与传统工业工艺相比,3D打印不需要人力、运输等前期准备,仅需要机器和原料,就能快速投入生产。
 
  (6)自动化
 
  可以说虚拟想象与实物之间只差了一台3D打印机。3D打印的一键生产省去了很多人力成本和人为失误。
 
  不管3D打印是颠覆制造业还是取代传统工艺,总之,3D打印对我们的影响非常大,也让更多的人变得更有意义,我们期待未来3D打印变得越来越好。
 
刷题巩固
 
  1、3D打印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的技术。下列关于3D打印说法不正确的是:
 
  A. 激光快速成型技术属于3D打印技术、采用分层加工,叠加成型来完成打印
 
  B. 3D打印技术可大幅降低生产,提高原材料和能源的使用效率
 
  C. 目前3D打印还停留在塑料制品阶段,不能用于打印金属制品和实物
 
  D. 今后3D打印技术的成熟发展将改变现有的制造业模式
 
  正确答案是 A,C
 
  3D打印,即快速成型技术的一种,它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的技术。
 
  激光快速成型技术是上个世纪80年代发展起来的一门高新技术,它是利用激光技术、CAX技术、自动控制技术、新材料技术,直接造型,快速制造产品模型的一门多学科综合技术。激光快速成型技术并不是3D打印。因此A项错误。
 
  虽然3D打印技术还不是十分地成熟,但目前可以打印金属、ABS、PLA、石膏等材质。C项错误。由于3D打印技术还是不够成熟,有种种因素的限制,在一个相当长的时间内是不会出现的。
 
  故正确答案为AC。