什么是3D打印?

3D打印的神奇世界

3D打印机是在IT领域最热门的新技术。每个人 - 用户和供应商alike-想分一杯羹的,并与3D系统现在印刷糖果和食物,他们可以得到他们的愿望;即,实际的,可食用的一块馅饼。

为什么3D打印机如此受欢迎?因为他们是星际旅行的复制的21世纪版本就可以了,从字面上看,打印(或复制)从一块南瓜饼,以一个成熟的多层房子什么。

沃勒斯Associates公司,在科罗拉多州Fort Collins。一个咨询公司,已确定50多个添加剂制造和3D打印公司。从报表3ders.org列出超过230台打印机和打印机套件,起价为199美元,最高可达33万美元或更多。在这份清单上,3D打印机的平均价格是2346美元;比高端彩色激光打印机差不了多少,当然对大多数用户来说也不是遥不可及。(看幻灯片看3D打印是如何工作。)

起源和技术

到目前为止,最常见的3D打印机技术有熔融沉积建模(又称熔丝制造)、立体光刻、数字光处理、选择性激光烧结、直接金属激光烧结、选择性激光熔炼、选择性热烧结、层压物体制造和polyjet 3D打印。

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还有其他的,类似的技术和更多的地平线上作为独立的企业家和Kickstarter的候选人继续研究,设计和开发新的方法来创建的塑料池,聚合物树脂,粉末状产品,沙子,玻璃,食品三维物体物质,和液体金属,如不锈钢,钴铬,钛,铝和镍,银,和金的合金。

概括地说,3D打印机简化快速成型机,自20世纪80年代初,只有更小,更便宜,更简单,其已经出现的版本。然而,作为发明人膨胀的池,快速原型和3D打印之间的线路正变得越来越模糊。更小的,更便宜的3D机都采用多品种的材料和一些较大的快速成型机的越来越小,成本更低。例如,密歇根理工大学刚刚推出了一个新的,开放源码的3D金属售价为仅为1500 $打印机。而Makerbot的复制2桌面3D打印机(售价为$ 2,899)可以打印功能,机械,3D打印手,叫做ROBOHAND。Makerbot也卖这个相同的打印机的迷你版以$ 1,375。

这个怎么运作

每个3D技术(也称为添加剂制造)的过程是相当类似的。对象被设计成具有类似CAD的软件程序,然后切成极薄的层(如切片的一条面包)。机器再喷,挤压,或材料运球到基材中,一个层的时间,以熔化热这些一起,直到形成的对象。有些机器挤出塑料材料的长丝通过喷嘴并从底部向上的平台上建立的对象。一些构建粉末或液体和所述平台降低作为每一层的一个托盘上的物体施加,从上而下建立。

一些使用激光器,例如选择性激光熔化(SLM),直接金属激光烧结(DMLS),和选择性激光烧结(SLS);一些熔丝材料一起,如熔融沉积成型(FDM)和熔融长丝制造(FFF);一些固化液体作为在立体光刻(SLA);有的使用称为分层实体制造层压工艺(LOM),其中薄层切片,然后使用纸,聚合物,和/或金属层叠在一起。每个进程都有挑战自己的一套独特的和自身的利益捆绑。

准确性、材料、成本和生产时间通常决定了个人或公司选择的打印机。

绘制或扫描它

最重要的3D打印机都拥有自己专有的三维设计软件,大部分都是与一些CAD / CAM程序的兼容,和Adobe的新创意云包括Photoshop的CC,Adobe的极为简化的3D建模软件。其他独立的程序包括的Autodesk 123D系列产品,SketchUp中,玛雅,表Z,Bonzi3D,TinkerCad等,再加上一些开源的选择。

3D扫描仪在新经济中也扮演着重要的角色,它是复制现有产品或设计的简单解决方案。Makerbot的数字化仪桌面3D扫描仪(看起来像一个小的,开放的DVD播放器)很容易使用(没有必要的设计或3D建模技能)。用户通过两次点击看到结果——从原始对象到扫描文件;但包括软件在内的成本高达1,099美元。

Cubify的Sense 3D扫描仪是一种手持设备,就像通过中心一握的长方形手电筒。因为它的小巧便携,这种设备可以扫描从咖啡杯摩托车什么。感的3D扫描仪Cubify的造型软件,成本只有$ 399完全集成。而且,像3D打印机,这些扫描仪有各种形状,大小和价格。

打印您的新车打造20小时2500平方英尺的房子

总是会有一个需要巨人3D快速成型机,因为精度,尺寸和复杂的材料所需要的许多航空航天,医疗,建筑,汽车和国防工业生产的项目。例如,Urbee 2,混合动力汽车是得到数百英里每加仑是对Stratasys公司Dimension三维和Fortus 3D制作打印机创建。但最大的项目,到目前为止,是轮廓卡夫丁上第一个,也是唯一的,3D打印的房子。

拥有和贝赫鲁克·科肖内维斯教授开发的南加州大学,这种自动化的土木结构的建筑包括现实生活中的大小,可居住建筑物。Khoshnevis说,“我们已经建成的建筑物的部分,但它一直后勤困难,以建立一个完整的房子,因为,如果我们在实验室里建立一个,我们将无法建立任何东西,因此我们将不得不拆除的房子而从实验室中取出。不过,我们很快就会尝试一次,我们在一个开放的领域,从当局确保网站安全并获得许可证建立完整的建筑。”

这类打印机的成本高达数十万美元——不是大多数技术人员能负担得起的,但其中一些系统可以打印定制订单;也就是说,你创建自己的定制设计的产品,然后他们为你打印出来(在shapeways.com这样的网站上)。有些可以租出去,比如,Khoshnevis教授价值50万美元的打印机。即使每天花费6000美元,你的房子也能在20个小时内完工,所以这对于一个完整的房子来说是很便宜的。

但是Khoshnevis还有其他的计划。在他的设想中,这项技术将用于更新世界上的贫民窟和修复被自然灾害破坏的地区。“与手工建造相比,机器人建造更便宜、更强壮、更快、更安全、更环保,”Khoshnevis说。“这项技术还可以用于在月球或火星上建造月球栖息地、实验室、道路和桥梁;这些建筑最终会成为人类的居所,甚至是整个殖民地。”

除了工具、珠宝、衣服、汽车甚至房子,3D打印的另一大产业是食品。好时和3D系统公司合作,为全国各地的好时顾客制作各种设计和形状的巧克力;它的ChefJet打印机可以为定制糖果、蛋糕装饰、派对礼品等制作各式各样的糖果。另一家名为“自然机器”(Natural Machines)的公司(总部位于西班牙巴塞罗那)拥有一台名为Foodini的机器,它可以3D打印出从披萨到蛋奶饼再到素豆汉堡的一切东西。甚至美国宇航局也加入了3D打印食物的热潮。去年,他们把一份研究合同授予了德克萨斯州奥斯汀的一家名为“系统和材料研究咨询公司”的公司,研究为宇航员创造健康、美味的3D食物的可能性。全球各地的餐厅和面包店(如芝加哥的Moto餐厅和巴塞罗那的Dos Cielos)已经在试验和/或在厨房使用3D打印机——就在微波炉和对流烤箱之间。

这项技术会扼杀就业机会吗?

根据Gartner 2014年预测热门IT部门和用户报告;到2018年,3D打印将花费$ 100十亿每年在知识产权损失,全球范围内。这份报告还指出,“到2020年,数字化的劳动力减少效应会引起社会动荡和对一些成熟经济体新的经济模式的追求。”

但皮特Basiliere,Gartner公司研究总监,不一定与预测一览无余同意。“有一些项目,很多项目,这将永远不会被3D印刷,因为它更符合成本效益,以使他们在长期运行所取代,例如,一个公司如耐克公司将继续生产低劳动力大量的跑鞋-cost国家,因为这是模型,大多数人都愿意接受同样的跑鞋其他人一样,但 - 对于利基选手谁可能是优秀运动员或其他人谁具有独特的脚步,或那些身体残疾 - 耐克公司的capacity to make custom 3D soles and other such parts. So, while we'll always have long-run manufacturing, there are also niche applications that 3D printing is ideally suited for, and it’s really the only practical way to meet these custom needs."

颠覆性技术的律师保罗·班沃特说:“我被Gartner公司的$ 100十亿数量感到惊讶,我自己的看法是比较乐观的。如果真的有足够的3D打印机在那里犯下IP盗窃这个水平,甚至有更多的潜在价值,但我。不相信,3D打印机的主要目的是致力于IP盗用,就像个人电脑的主要目的是不违反法律,尽管许多计算机被用来做。当前和潜在的知识产权权利人应当想着他们的3D IP组合和创造性得到新的机会,如在定制产品设计和配件,通过扫描和打印低成本的3D物体的能力创造授权的社区参与“。

未来的3D

Basiliere预计,到2016年,企业级桌面3D打印机的售价将低于2000美元,而全球50家最大的跨国零售商中,有7家将在明年初的实体店或网上销售3D打印机。例如,史泰博(Staples)等一些超市已经开始囤积和销售3D打印机。很快就会有更多的公司加入。Gartner还预测,到2017年,苹果的出货量每年将增长近一倍,此后每年将增长逾一倍。

Basiliere补充道:“这场新工业革命(也是Chris Anderson的一本书)是关于‘制造者’社区的——这是Anderson普及的一个术语——也关于那些极端狂热者和杰出的业余爱好者,他们不仅喜欢用3D打印机,还喜欢用其他工具。”

“这是谁的兴趣在所有的东西,每个东西的人越来越多的宇宙 - 就像一些材料挤出技术的专利被轧断,但3D打印机是刚开始的时候,什么开始的地方在他们。世界中,任何事情都是可能的,并没有什么损坏。但是,如果它确实破,他们只是3D打印另一个之一,他们甚至创造了一个打印机,可以使自己的3D更换零件。现在,这是真正的进步。”

朱莉萨廷是盐湖城,犹他科技/计算机记者。她可以在到达julesds@comcast.net

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