3D打印與快速成型的區別

　　相信有很多人都傻傻分不清楚--3D打印與快速成型，至今也沒有一篇文章能夠全面、完整地對3D打印和快速成型進行解析，讓人們真正認識和了解“什么是3D打印?”、“什么是快速成型”?
　　一、定義
　　快速成型的定義：
　　快速成型(Rapid
　　Prototyping，簡稱RP)，誕生於20世紀80年代後期，是基於材樣品模型料堆積法的一種新型技術，被認為是近20年來制造領域的一個重大成果。它集機械工程、CAD、逆向工程技術、分層制造技術、數控技術、材料科學、激光技術於一身，可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉變為具有一定功能的原型或直接制造零件，從而為零件原型制作、新設計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現手段。
　　3D打印定義：
　　3D打印技術出現在20世紀90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同，打印機內裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接後，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。這打印技術稱為3D立體打印技術。
　　目前國內傳媒界習慣把快速成型技術叫做“3D打印”或者“三維打印”，顯得比較生動形象，但是實際上，“3D打印”或者“三維打印”只是快速成型的一個分支，只能代表部分快速成型工藝。
　　二、區別
　　3D打印機是快速成型機的簡單版本。損失較少，能力較差。
　　快速成型是汽車和飛機行業多年來一直使用的常規方法。
　　一般來說，3D打印機緊湊且小於RP機器。它們非常適用於辦公室。他們使用CNC模型更少的能量和更少的空間。它們被設計用於由尼龍或其他塑料制成的真實物體的低體積再現。這也意味著3D打印機制造更小的部件。
　　快速成型機在一側至少有10英寸的建築室，3D打印機的側面不到8英寸。然而，3D打印機能夠實現快速成型機的所有功能，例如驗證和驗證設計，創建原型，信息的遠程共享等。
　　因此，3D打印機易於處理並且便於維護。您可以在市場上購買這些DIY套件，並建立自己。它比專業的快速成型機便宜，1000美元以下您可以擁有一台3D打印機。而專業的快速成型設計成本至少為5萬美元。
　　3D打印機不如快速成型機那么准確。由於其簡單性，材料選擇也受到限制。
　　三：幾種主流快速成型工藝的成型原理及優缺點
　　1.造擇性激光燒結(SLS——Se1ected Laser Sintering)
　　使用SLS設備，可以直接制造金屬模具和注塑模具的異形熱流道系統，其硬度可達較高洛氏硬度，性能達到鍛件級別，
　　也可以直接制造特殊、複雜功能零件。正是由於SLS技術的小批量特殊、複雜功能件的快速制造能力，且可以多個零件一次性成型制造，實現多品種、個性化的小批量快速制造，使該種技術在航空航天、軍工、汽車發動機測試和開發、醫療領域得到了廣泛的認可和應用。
　　2.真空灌注成型快速模具(VCM——Se1ected Laser Sintering)
　　也叫“真空注型複模”，即利用原有的樣板，
　　在真空狀態下制作出矽膠模具，並在真空狀態下采用PU材料進行澆注，從而克隆出與原樣板相同的複制件，是一種最常用的快速模具技術，通過這種技術，可以生產出滿足各種功能特性的類似工程塑料的產品，同時可以進行小批量生產。
　　一般一套VCM矽膠模具可以複制20套產品，尤其適合中小型、精細件的複制，比如儀器儀表、汽車零配件制造行業。這種加工工藝可以滿足在產品試制過程中的應用，時間短，成本低，速度快。
　　通常工藝流程是：3DP/SLA快速成型(手板、原型制作)-----VCM真空注型機(快速模具制作)------小批量複制、生產
　　3.低壓反應注射成型(Reaction Injection Moulding，RIM)
　　又名“低壓灌注”，是應用於快速模制品生產的一項新工藝，它將雙組份聚氨酯材料經混合後，在常溫、低壓環境下注入快速模具內，通過材料的聚合、交聯、固化等化學和物理過程形成制品。由於所用原料是液體，用較小壓力即能快速充滿模腔，所以降低了合模力和模具造價，特別適用於生產大尺寸、大面積的制件，比如汽車保險杠、儀表台、尾翼等。　一套RIM模具可以複制200件產品，已在汽車研發試制、儀器儀表、雕塑創意、建築設計等領域得到運用。
　　一般工藝流程是：SLS/CNC快速成型(手板、原型制作)------RIM快速模具制作------注射成型(小批量複制、生產)
　　4.數控機床(Computer Numerical Control，CNC)
　　CNC是一種由程序控制的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，通過計算機將其譯碼，從而使機床執行規定好了的動作，通過刀具切削將毛坯料加工成半成品成品零件。自從1952年美國麻省理工學院研制出世界上第一台數控機床以來，數控機床在制造工業，特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業中被廣泛地應用，數控技術無論在硬件和軟件方面，都有飛速發展。
　　CNC相比於傳統機床，它具備數字化、高效、批量化的特點，除了結構形狀複雜的工件，基本都能應付，因此雖說不是嚴格意義上的快速成型技術，但是業界通常還是把它歸入快速制造的范疇。

汽車逆向設計項目中三維掃描儀的應用

　　一、逆向設計的概念
　　逆向工程(ReverseEngineering-RE)是對產品設計過程的一種描述。
　　在工程技術人員的一般概念中，產品設計過程是一個從無到有的過程，即設計人員首先在大腦中構思產品的外形、性能和大致的技術參數等，然後通過繪制樣品模型圖紙建立產品的三維數字化模型，最終將這個模型轉入到制造流程中，完成產品的整個設計制造周期。這樣的產品設計過程我們稱為“正向設計”過程。逆向工程產品設計可以認為是一個“從有到無”的過程。簡單地說，逆向工程產品設計就是根據已經存在的產品模型，反向推出產品設計數據(包括設計圖紙或數字模型)的過程。從這個意義上說，逆向工程在工業設計中的應用已經很久了。早期的船舶工業中常用的船體放樣設計就是逆向工程的很好實例。隨著計算機技術在制造領域的廣泛應用，特別是數字化測量技術的迅猛發展，基於測量數據的產品造型技術成為逆向工程技術關注的主要對象。通過數字化測量設備(如三維掃描儀、三坐標等)獲取的物體表面的空間數據，需要利用逆向工程技術建立產品的三維模型，進而利用CAM系統完成產品的制造。因此，逆向工程技術可以認為是將產品樣件轉化為三維模型的相關數字化技術和幾何建模技術的總稱。逆向工程的實施過程是多領域、多學科的協同過程。
　　作為一種新產品開發以及消化、吸收先進技術的重要手段,逆向工程CNC模型和快速原型技術可以勝任消化外來技術成果的要求。它們的出現改變了傳統產品設計開發模式,大大縮短了產品開發的時間周期,提高產品研發的成功率。
　　當今，各個行業越來越注重產品的外觀設計，以此來吸引顧客，最終在商業上取得成功。這點在消費產品的設計中體現的尤為突出。特別是手機、數碼相機、汽車等行業。
　　二、順、逆向工程在設計流程中的比較與分析
　　逆向工程，顧名思義與順向工程的設計流程不同，其過程是依靠已經存在的零件或是產品原型的表面所得到的資料來建立3DCAD模型，而不是透過設計圖。
　　其兩個設計流程的主要差別在於傳統的順向工程是概念設計、產品規范到產品設計圖，而逆向工程則是由測量到的資料來反推得到3DCAD模型。順向的產品開發程序是設計師依據產品企劃時所定的規劃與設計構想，繪制草圖及效果圖，並且依據效果圖制作手工模型，或以建構CAD幾何模型，最後進行NC或RP(RapidPrototype)的加工程序。然而導入逆向工程設計程序後，設計師仍是依據產品設計企劃時所定的規范與設計構想，但效果圖或精細描繪則已不是必備的程序了，取而代之的將是直接運用逆向工程對PU泡沫或油土模型進行點資料掃描，並交由CAD系統進行編修與重建，最後進行NC或RP的加工程序，從開發角度看，這個流程中可以明顯發現順、逆向工程的差異
　　單純全流程逆向工程會產生以下問題：資料量大、調取數據麻煩、曲面定位(Location)、曲面的連續性控制等。采用混合式設計流程，僅需要對修改部分作局部逆向工程快速重建、從而能縮短整個設計制造的程序。

3d打印創造者時代已經到來的最後一題怎麼寫

　　3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制CNC模型造、工業設計等領域被用於制造模型，後逐漸用於一些產品的直接制造，已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建築、工程和施工(AEC)、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。

　　原理技術

　　3D打印機，已成功打印一輛F1賽車 [2]

　　日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設計的平面物品，而所謂的3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，打印機與電腦連接後，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。通俗地說，3D打印機是可以“打印”出真實的3D物體的一種設備，比如打印一個機器人、打印玩具車，打印各種模型，甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為“打印機”是參照了普通打印機的技術原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。這項打印技術稱為3D立體打印技術。

　　打印過程

　　三維設計

　　英國工程師“打印”出無人飛機 [9]

　　三維打印的設計過程是：先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面，即切片，從而指導打印機逐層打印。

　　設計軟件和打印機之間協作的標准文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產生的三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經常被用作全彩打印的輸入文件。

　　應用領域

　　海軍艦艇

　　2014年7月1日，美國海軍試驗了利用3D打印等先進制造技術快速制造艦艇零件，希望借此提升執行任務速度並降低成本。

　　航天科技

　　2014年9月底，NASA預計將完成首台成像望遠鏡，所有元件基本全部通過3D打印技術制造。NASA也因此成為首家嘗試使用3D打印技術制造整台儀器的單位。

　　醫學領域

　　3D打印肝髒模型

　　日本築波大學和大日本印刷組成的科研團隊2015年7月8日宣布，已研發出用3D打印機低價制作可以看清血管等內部結構的肝髒立體模型的方法。據稱，該方法如果投入應用就可以為每位患者制作模型，有助於術前確認手術順序以及向患者說明治療方法。

　　3D打印頭蓋骨

　　2014年8月28日，46歲的周至農民胡師傅在逆向工程自家蓋房子時，從3層樓墜落後砸到一堆木頭上，左腦蓋被撞碎，在當地手術後，胡師傅雖然性命無損，但左腦蓋凹陷，在別人眼裡成了個“半頭人”。

　　3D打印脊椎植入人體

　　2014年8月，北京大學研究團隊成功地為一名12歲男孩植入了3D打印脊椎，這屬3D列印全球首例。據了解，這位小男孩的脊椎在一次足球產品設計公司受傷之後長出了一顆惡性腫瘤，醫生不得不選擇移除掉腫瘤所在的脊椎。不過，這次的手術比較特殊的是，醫生並未采用傳統的脊椎移植手術，而是嘗試先進的3D打印技術。

　　3D打印手掌治療殘疾

　　2014年10月，醫生和科學家們使用3D打印技術為英國蘇格蘭一名5歲女童裝上手掌。

　　3D打印心髒救活2周大先心病嬰兒

　　2014年10月13日，紐約長老會的埃米爾·巴查博士(Dr。Emile Bacha)醫生就講述了他樣品模型使用3D打印的心髒救活一名2周大嬰兒的故事。這名嬰兒患有先天性心髒缺陷，它會在心髒內部制造“大量的洞”。在過去，這種類型的手術需要停掉心髒，將其打開並進行觀察，然後在很短的時間內來決定接下來應該做什麼。