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支付宝:厨师在使用3D食物打印技术制餐时,可用哪种材料直接打印
1.厨师在使用3D食物打印技术制餐时可用哪种材料直接打印?
面粉
巧克力
2.答案:巧克力
3.答案解析
3D食品打印技术中,最常见的可直接打印的食材一般是温变型食材,包括巧克力、奶酪、糖浆等;而其他可打印的食材,大部分需要经过研磨u ? 6 ` S t ~、筛选、分散以及化等工艺,达到一定流变特后才能进行打印。
打印同时出实物叫什么?
打印同时出实物叫3D打印。衫耐
3D打印(3D printing,又称增材制造、积层制造)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,该技术J 4 s x _ B h最早在20世纪80年代中期由美国提出。
其原理技术是:日常生活中s L V a Z k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q 7 S q \ 3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! ( S {,3D打印机是7 x R {可以“打印”出v n 7 Z + g g真实的3D物体的一种o 2 3 ! & T ; m设备,比如打6 6 a Y ( m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掘伍“打印机”是参照了普通打印机的技术原理,因{ p { ( s - s为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。y N E { G这U a i _ %项打印技术称为3D立体打印技术。
3D打印常在模具制造、工业设计等领域被用- 2 !于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响,是制造业有代表性的颠覆性技术。
3D打印技术出现在20世纪90年代: * k D ` Q中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同,p W w _ % ,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制6 m d y z 4 h把“打印材料”一层层叠加起判塌或来,最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D7 M K N p ] = . s立体打印技术。
3d打印技术介绍 3d打印技术介绍简述
3D打印材料大解析
3C q $D打印,是根据所设计的3D模型,通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术。这种逐层堆积成形技术又被称作增材制造。3D打S Y 6印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术,是快速成型技术的一种C o @ u 9 , ,,被誉为“第三次工业革H q N H o命”的核心技术。
3D打印制造技术主要由3个关键要素组成:
一是产品需要进行精# [ v : n E准的三维设计,运用计算机辅助设计(CAD)工具对产品全方位精准定位;
二是\ S q D i = / C B需要强大的成型设备;
三是需要满足制品性能和成型工艺的材料。
由于3D打印制造技术完全改变了传统制造工业的方式和原理,是对传统制造模式的$ d ^ y F一种颠覆,因此3D打印材料成为限制3D打印发展的主要瓶颈,也是3D打印突破创新的关键点和难点所在,只有进行更q q _ S多新材料的开发才能拓展3D打印技术的( ^ B g应用领域。目前,3D打印材料主要包括聚合物材料、金属材料、陶瓷材料和复合\ P 8 / 2 C H /材料等。
3D打印聚合物3D打印无人机
工程1 + b H \塑料
工程塑料指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料,常见- = {的有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)、 聚碳酸酯(PCu X U t)、聚苯砜(PPSF)、聚醚醚酮(PEEK)等。
1)ABS
ABS材# \ I U料因具t V D l y [ (有良好的热熔性、冲击强度, 成为通过熔融沉积3D打印的首选工程塑料。 目前主要是将ABS预制成丝/ { i K m q Y Y、粉末化后使用,应用范围几乎涵盖了所有日用品、工程用品和s & 2 u * G W ~ a部分机械用品。近年来ABS不但在应用领域i M ! J ` a $ L i逐步扩大,而且性能不断提升,借助ABS强大的粘接n C h r -性、强度通过对ABc v | X K z & hS的改性,l b D F {使其作为3D打印材料在更广范围得到应用。
2014年国际空间T W K I站用ABS塑料3D打印机为其打印零件;世界上最大的3D打印机材料公司Stratasys公司研发的最新ABS材料ABS-M30,专为3D打# A 3 # 5 j R * e印制造设计,机械性能比传统的ABS材料提高了67%, 从而扩大了ABSD 9 o 9 =的应用范围。
2)PA
PA强度高,同时具有一2 k % * N .定的柔u \ Y韧性,因此可直接V b f E V g ) |利用3D打印制造设备零部件。利用q = D U ^ $ u3D打印制造的PA碳纤维5 $ ^ d D G复合塑料树脂零件强度韧性很高,可用于机械工具代替金属工具。另外,由于PA的粘接性扒昌和粉末特性,可与陶V 2 s _ g瓷G m b D粉、玻璃粉、金属粉等混合,通过粘接实现陶瓷粉、玻璃粉、金属粉的低温3D打印。索尔维公司作为全球PA工o / a H m程塑料的专家,基于PA的工程塑料进行3D打印样件,用7 w d |于发动机周边零件、门把手套件$ K \ 2 L、刹车踏板等。用工程塑料替代传统的金属材料,最终解决了汽车的轻量化问S # u d ? * X U题。
3)PC
PC具有优异的强度,其强度比ABS材料高出60%左右,因此适8 ) w ^ 6 u 1 : L合于超强工程制品的应用。索尔维公司作为全球PA工程塑料的专家,基于PA的工程塑X K q h Q \ b料进行3D打印样件,用于发动机周边* E | { # V Q j -零件、门把手套件、刹车踏板等。德国拜耳公司开发的PC263 3 3 8 7 w R S 205可用于防弹玻璃、树脂镜片、车头灯Y n L i 8罩、宇航员头盔面罩、智能手机的机身、机械齿轮等异型构件的3D打印制造。
4)PPFS
PPSF具_ I Q 9 ; \ M O d有最高的耐热性、强韧性以及耐化学品性,在各种P j W - F F快速成型工程塑料材料之中性能最佳春晌扒,通r j L f X B 0 6 D过碳纤维、石谨蔽墨的复合处理,PPSF显示出极高的强度,可用于3Dt ; w 5 y w X打印制造高承受负荷d ] ( ? p的制品,成为替代金属、陶瓷的首选材料。
5)PEEK
PEEK具有优异的耐磨性、生物相容性、化学稳定性以及杨氏模量最接近人骨等优点,是理想的人工骨替换材料,适合长期植入人体。基于熔融沉积成型原理的3D0 I 2 n T T打印技术安全方便、无需使用激光器、后处理简单,通过与PEEK材料结合制造仿生人工骨。
6)EP
EP(Elasto Pl\ K Y |astic)即弹性塑料,是Shapeways公司最新研制的一种3D打A q 6 ` ! , Q ~ k印原材料,它p C [ \ $能够避免用ABS打印的穿戴物品或可变形类产品存在的脆性问b n 4 4 m 6 J - #题。顾名思义,Elasto Plastic是一种新型柔软的3D打印材料,1 ? ] M j & f b 4在进行塑形时和ABS一样均采用“逐层烧结”原理,但打印的产品却具有相当好的弹B F T h性,易于恢复形变。这种材料可用于制作像3D打印鞋、手机壳和3D打印衣物等产品。
7)Endur
Stratasys公司推出一款全新的3D打印材料—Endur,它是一种先进的仿聚I a } s丙烯材料,可满足各种不同领域的应用需求。Endurj B $ K b材料具有高强度、柔韧度好和耐高温性能,用其打印的产品表面质量佳,且尺寸稳定性好,不易收缩。Endur具有出色的h j 8 Y [ J q P E仿聚丙烯性能,能够用于打印运动部件、咬合P d b # G 4 B L啮合部件以及小型^ V B q盒子和容器。
生物塑料
3D打印生物塑料主要有聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸乙二d 8 X t H } 0 E醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)、聚-羟基丁酸酯(PHB)、 聚-羟基戊酸酯(PHBV)、聚丁二v ! L R e酸-丁二醇酯 (PBS)、聚己内酯(PCL)等,具有良好的可生物降解性。
1)PLA
PLA(Poly Lactic Acid)即聚乳酸可能是3D打印起初使用s 6 | ) | G得最好的原材料,它具有多种半透明色和光泽质感。作为一种环境友好型塑料,聚乳酸可生物降解为活性堆肥。它源于可再生z o ^ 4 S a资源—玉米淀粉和甘蔗,而不是非可再生资源——化石燃料。新加坡南洋理工大学的Tan K H等在应用PLA制造组织工程支架方面6 b p B的研究中,采用3D技术成型生物可降解的高分子材料,制造了高孔隙度的PLA组织工程支架,通过对该支架进行c : t ( z N 1 W组织分析,发现其具有生长能力。
3^ ) ~D打印( c . & $ 6 U s l的PLA螺栓和螺母、PLA柠檬榨汁机推杆
2)PETG
PETG是采用甘蔗乙烯生产的生物基乙二醇为原料合成的生物基塑料。具有出众的热成型性、坚韧性与耐候性,热成型周期短、温度低、成品率高。PETG作为一种新型的3D打印材料,兼具{ 3 PPLA和ABS的优点。在3D打印时,材料的收缩率非常小,v l D h W 1并且具有良K & * + $ 2 m好的疏水性,无需在密闭空间里贮存。由于PETG的收缩率低、温度低,在打印过程中几乎没有气味,使得PETG在3D打印领域产品具有更为广阔的开发应用前景。
3)PCL
PCLY / k ( O是一种生物可降解聚酯,熔点较低,只有60℃+ ( & T ]左右。与大部分生物材; } n料一样,人们常常把它用作特殊用途如药物传输设备、缝合剂等,同时,PCL还具有形状记忆性。在3D打印中,由于它熔点低,所以并a 4 s { U不需要很高的打印温度,从而达到节能的目的。在医学领域,可用来打印心脏支架等。
热固性塑料
热固性树脂如环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、氨基树脂、聚氨^ h _ & z酯树脂、有机硅` 7 } b [ h树脂、芳杂环树脂等具有强度S c F 5 2 8 @ y高、耐火性特点,非l 3 B M ! )常适合利用3D打印的粉末激光烧结成型工艺。哈佛大学工f o ) | K程与应用科学院的材料科学家与Wyss生物工程研究所联手y P f 2 J V开发出了一种可3D打印的环氧基热固性树脂材y z F f # w K B料,这种环氧树脂可3D打印成建筑结构件用在轻质建筑中。
光敏树脂
光敏树脂是由聚合物单体与预聚体组成,由于具有良好的液体流动性和瞬间光固化特性,使得液态光敏树脂成为3D打印. f c K T Z 3耗材用于高精度制品打印的首选材料。光敏树脂因具有较快的固化速度,表干性能优异,成型后+ t c l产品外观平滑,可呈现透明至半透明磨砂状。尤其是光敏树脂具有低气味、低刺激性成分,非常适合个人桌面3D打$ i o 6 S印系统。
高分子凝胶
高分子w 9 0 *凝胶具有良好的智能性,海藻酸钠、纤维素、动植物胶、蛋白胨、聚丙烯酸等高分子凝胶材料用于3D打印,在一定的温度及引发剂、交联剂的作用下# \ d ! p 8进行聚合后,形成特s P . 5 v &殊的网状高分子凝胶制品。如受离子强度、温度、电场和化学物质变化时,凝胶的体积也会` . _ S相应地变化,用于形状记忆材料;凝胶溶胀或收缩发生体积转变P ^ i | I w & C (,用于传感材料;凝胶网孔的可控性,可用于智能药物释放材料。
3D打印金属
目前大多数3D打印耗材是塑料,而金属良好的力学强度和导电性使得研究人员对金属物品的打印极为感兴趣。
3D Syu / Q a r ] Fstems为GE公司打印的航空金属构件(左)3D 打印奥斯卡“小金/ & / H t人”(右)
黑色金属
1)不锈钢
不锈钢是最廉价的金属打印材料,经3D打印出的高强度不锈K - L = 3 A -钢制品表面略显粗糙,且存在0 D z V X y 1 ^麻点。不锈钢具有各种不同的光面和磨砂面,常被用作珠宝、功能构件和小型雕刻品等的3D打印。
2)高温合金
高温合金因其强度高、化学性质稳定、不易成型E } O : K加工和传统加工工艺成本n @ ; v { ?高等因素,目前已成为航空工业应用4 o j N 6的主要3D打印材料。随着3D 打印技术的长期研究和进一步发展,3D打印制造的飞机; c : s x P |零件因其加工的工时和成本优势已得( a g j e到了广泛应用。
有色v , i Z金属
1)钛
采用3D打印技术制造的钛合金零部件,强度非常高,尺寸精确,能制作的最小尺寸可达1mm,而{ H p i ! 7 O @且其零部件机械性能优于锻造工艺。英国的Metalysis公司利用钛金属粉末成功打印了叶轮和涡轮增压器等汽车零件。此外,钛金属粉末耗材在3D打印汽车、航空航天和国防工业上都将有很广阔的应用前景。
2)镁铝合金
镁铝合金因其质轻、强度高的优越性能,在制造业的轻量化需求中得到了大量o ] b m \ V L应用。在3D打印技术中,它也毫不例外地成为各大制造商所中意的备选材料。
日本佳能公司利用3D打印技术制造出了顶级单反相机镁铝合金特% g + ) I P殊曲面顶盖
3)镓7 / h ] ] q x Y
镓(Ga)主要用作液态金属合金的N ^ } s3D打印材料,它具有金属导电性,其黏度类似于水。不同于汞(Hg),镓既不含毒性,也不b R A d d会蒸发。镓可用于柔性和伸缩性的电子产品,液态金属在可变M f I 2 T x R ^形天线的软伸缩部件、软存储设备、超伸缩电线和软光学部件上已得到了应用。
3)镓-铟合金
北卡T u 8 : A ~ U \罗琳州立大学化学和生物分子工程的副教授Michael Dickey利用镓(- G r j jGa)与铟(In)的液态金属合金通过3D打印技术在室温下创造了一种三维的自立式结构,这一奇迹的诞生得益于镓-铟合金在空气中与氧气发生反应形成了一层能够保L B [ d 2持零件形状的氧化膜。这一技术在3D打印中被用于连接电子部件。
4)稀贵金属
3D打印的产品d f j ~ n $ R D /在时尚界的影响力越来越大。世界各地的珠; x &宝设计师受益最大的似乎就是将3D打印快速原型技术作为一种强大,且可方便替代其他制造方式的创意产业。在饰品3D打6 G E w I =印材料领域,常用的有金、纯银、黄铜等。
陶 瓷
硅酸铝陶瓷粉末能够用于3D打印陶瓷n ` w产品。3D打印的该陶瓷制品不透水、耐热(可达600C)、可回收、无毒,但其强度不高,可作为理想的炊具、餐具(杯、碗、盘子y 2 3、蛋杯和杯垫)和烛台、瓷砖、@ # h q + A花瓶、艺术品等家居装饰材料。
复合材料
美国硅谷Arevo实验室3D打印出了高强度碳纤维增强复合材料。相比于C 3 Y J J传统的挤f z _出或注塑定型方法,3D打印时通过精确控制; - i j o - $ r q碳纤维的取向0 s M F x e x,优化特定机械、电和热} [ y %性能,能够严格设定其综合性能。由于3D打印的复合材料零件一次只能制造一层,每一层可以实现任何所需的纤维取向。结合增强聚合物材料打印的复杂形状零部件具有出色的耐高温和抗化学性能。
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3D打印技术的应用领域
1、3DZ O ` \打印(3DPe @ - T $)即快速成型技术的一种,又称I 2 O K s S g a增材制造,它是一种以数字模型文件为基础,运用虚扒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。
2、3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现差简昌的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于咐晌一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打{ l n 9 ? = % @ U印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设6 , &计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,` y g a o t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。
3D打印使复杂的产品结构成为可能,同时产品j \ 8 y结构设计X & \ v = Y ]的一体化趋势逐渐显现。由于目前生产工艺的限制,一般产品大多由若干部件组装起来共同构成产品的] c = q I @ { }主体结构。这种1 O x W H组装结构增加了产品的质量、体积、复杂度和故障几率,同时在生产和装配过程中浪费了大量的材料及能源。
3D打印技术的“加式”方法使x O I x ] _ 1产品结构一体化,变得更加简单,甚至某些特殊铰接结构可借助辅助性材料一次成型而无需组装c 8 ? n t ; o,不仅提高了生产效率,也提高了产品的结构强度和可靠性 。
(1)3d打印技术在汽车制造工作的具体应用
a各类零件的制造: 3D打印技术所生产的零件则较为精细,力学性能也较为可靠。并且在处理一些突发状况时,3D打印技术有着绝对的优势,例如在汽车制造时,某一些零件出现意C d t `外问题,此时就可以使用3D打印技W \ C 5 9 G C术来进行紧急的修复,3D打印技术相较于传统的制造技术,其生产周期非常短,并且可以使用加链拍急打印,可以在, Z \ % Q P p /短时间内解决意外产生的问题。这可以减少企业为了应对突发情= } k Y况所准备的库存零件R 2 m P C H / w,可以在一定程度上增加企业的资金流通程度,促进企业的发展。
b复杂模具的更高效、便捷的制造 :3D打印技术可以将模具一体成型,不再需要拼接等方式来制造模具} \ m ^ ^ 9 I / ?,3D打印技术_ 7 I _中选取激光烧结技术可以直接制作模具,这对于汽车制造企业控制模具投入成本有着极其重大的意义。同时3D打印技术所制I R = # 0 X H G造的复杂模j r U具精确度很高,力学性质非常的稳定,这对于模具的实用性有很大的提升。
c实v B { m j W现轻量化零件U A U , O的更有效制造 :3D打印技术可以在确保了零件力学性能的情况下,有效地制作出轻量化零件。例如Fortus900mc生产型的3D打印机就可以生产出比同等质量黏土还要轻的且可以保证力学性能的零件。这为汽车行业响应可持续化发展提供了技术保障。
(2) 3D打印技术在汽车维修中的应用
a3D打印技术在零部件维修工作中的应用 :目前在汽车维修行业中2 f H - ~ ! e已经有许多零部件采用3D打印技术进行生产,例如后视镜,门把手,汽缸,各类齿轮等部件。
b3D打印技术在维修工具中的应用 :3D@ n Q A D打印技术可以在电脑上针对于不同零件的尺寸C ` k D \ a与规格,对相应的维修工具进行精确的建模,使得其具有标准的尺寸与规格,可以完全匹配所需要进行维修的零件。这对于汽车维修行业来说,具有非常重大的意义。
汽车制造行业与维修行业在不断的发展中遇到了许多实际的问题,而3D打印技术作为一项新兴的技术,可以有效地解决汽车制造行业与维修行业所遇到的各类问题。3D打印技术目前已经在汽车零部件的制造与复B F o 9 n M } b杂模型的制造和维修零部件与维修工具的制造中有了许多的应用。3D打印技术的应用对于汽车制造业与维修行业的发展有了极大的促进作用,并给整个汽车行业的, L ,发裂手展J F 0 V { C n $ 9带来巨大的影响。
(1)打印涡轮叶片的铸造型芯
(2)打印发动机支架
(3)打印燃料喷嘴
(4)其他3D应用的重大消息
波肆唤嫌音公司已经利用32 - 0 ZD打印技术制造出300种左右的飞机零部E \ f件,同时波音公司x a { J ) - %正在与霍尼韦尔公司研究利用3D打印技A Q {术打印飞机机翼等更大型的产品。在国内,西北工业? * A | q e k大学黄卫东教授团队利用3D打印技术,制造出长达5m的钛合金机翼前缘,并且通过了中国商用飞机公司的5项测试r W 2 ? f F,其性能g h H略高于此前业界常用的锻造件;北京航空航天大学王华明教授团队,针对大型飞机、航空发动机等国家重大战略项目{ d & 9 p 5 0 ! &,经过多年n 6 & 1 $ $ K研究,在国际上首Q r q次全面突破了钛合金、超高强度钢等难加工大型复杂整体关键构件激光成形工艺、成套装备和应用关键技f N r J { G e ^ (术,并已在飞机大型构件生产中研发出五代、10余型装备系统,已经接受近10年的工程实际应用考验,使我国成为迄今唯一掌握大型整体钛合金关键构件激光成形技术并成功实现装机工程应用的国家。
3D打印技术在打印牙齿、骨骼修复等方面的技术已经比较成熟。同时5 { e h $,3D打印技术在打印细胞、软组织、器官等方面也有所发展。
(1)在骨骼修复方面的应用
在骨骼修复方面,3D打印技术的应用主要在三方面。
一是利用具有良好的生v 7 7 , e物力学性能和生物相容性的钛及其钛合金材料以及聚醚醚酮(PEEK)等3D打印植入物,在骨缺损、骨肿瘤修复等具有较广泛的研究和应用;
二是用作骨科手术辅助材料的打印;
三是以可降解生物医用材料为基体,通过3D打印来构建骨组织工程支架,用于性化骨损伤V : r b m K修复,不同于材料植入物,可生物降解材料可降低排异反应。
(2)在口腔领域的应用
在口腔方面应用的材料主要有合金,生物陶瓷及光敏树脂等。合金材料主要用选择性激光熔化成型技术来3D打印制作活动假牙支架、牙钉、烤瓷牙金属内冠、牙桥@ J o O V ( 6 h内冠、舌侧正畸托槽等,用于牙齿的修复。
(3)在矫形外科方面的应用
通过逆向工程来构建缺损部位的结构,再应用3D打印将该缺损部位打印出来,形成个性化A 9 : W B H L植入物,可以很好地将植入物与个体颌面部的结构a \ d d ? ^ c \ M精准吻合,从而使缺损组织的形态和功能得以t R N恢复及美化。国内首例3D打印钛合金已经成功应用于颌面部整形。
(4)用于医W t 3学模型设计
利用3D打印技术制作病理器官模型,近年来,3D打印的医学器官模型已经广泛应用于临床实践和教学中,为临床的发展注入了新鲜的血P ^ o v液。
利用3D打印的医学模型能将病理器官及相关组织内部结j , f _ / x s z构的细节形象地Q l t g : $ , 4显示出来,使身体内部的结构变得更为直观明了,用于辅助术e 9 w前计划和手术治疗分析及临床教学等。
虽然3D打印技术在医用领域中的个性化、精{ @ Q S准化治疗方面表现出了极大的优势,并且已经在临床应用中取得了很大的进展,且在这方面的应用与研究受到了越来越多的关注。但由于受到3D打印设备和材料的限制,目8 o ! _ i @ C R前该技术在医p ] 6 % &学领域还没有达到规模化的应用。而随着研究者对3D打印设备,工艺研究的不断更新,打v ; T 4 L a Z印材料的不断改进,3D打印技术在生物医用领域的应用将会越来越广。
(1)国外发展现` y u c R v 5状
国外的3D打印技术到现在已发展30多年,“轮廓工艺”打印技术、“D-Shape”工艺、3D混凝土打印技术现在都较为成熟。3D打印在建筑领域也日渐成熟,由荷兰建筑师q f G简加普鲁基森纳思设计的“莫比乌斯环屋”就是运用打印而建成的,以及迪拜推出了宏大的] - c d , p 1 A3D打印战略计划,计划2025年前25%新建筑都均3D打印技术建造。
(2)国内发展现状
国内起步晚,但在政府的支持下,也已经建立了多个科研中# O + 1 + ~心,推动着我国3D打印技术发展。以同济大学、清华大学及华中科技大学等科研高校所组成的研究队也在进行着深入的探索。q u - A f m } m目前主流的研究队进行进深入探索。. S b @ c A ] :在环境政策上国家对其也给予了大力支持,《中国制造2025》《“十三五”材料领域科技创新专项规划8 7 * b : 3 U x》和《增材制造产业发展行动计划(2017-2020年)》等政策先后出台,为我国3D打印材料的发展提供了保障。
(3)3D打印建& F E 5 w S b筑案例
a莫比乌斯环屋
莫比乌斯环屋是以“莫比乌斯环”为原型,利用3D打印技术建造而成的,是世界上第一座由f J d N _ S y 33D打印技术建造而成的房屋。耗时一年半,于2014年年底竣工,建筑面积高达10500ft2。其建造原理是将建筑分成一个个6m9m的块材,利用超大型3D打印机进行打印,最后进行拼合。
b苏州别墅
一栋于2018年建成的位居苏州的别墅也是采用的3D打印建造技术。历时三天,仅由三名建造工人就完成了一栋130m2的别墅的全部建造过程。s ! g ?建筑材料选用钢筋、C T O j Q水D s g E a M = ; L泥和建筑垃圾混合而制,u V S置于3D打印机中,再喷绘而出,层层叠加,完成建筑墙体部分建造(见下图)。建筑内部的家具也多采用3D打印技术打印而成(见下图)。
在军事领域,3D打印技术给装备保障带来的变化无疑也是革命性的。 在未来信息化战场上,无论武器装备处于任何位置,一旦需要更换损毁的零部件,技术保障人员可随时利用携带的3D打印机,直接把所需的部件一个一个地打印出Z W p来,装配起来就可以让武器装备重新投入战场 ,例如:k P z3D打印导弹系统。
这项技术如果在战场上Q ? 4 Q B得到广泛应用,可以用于 应急维修,保证武U u 3 T ?器装备能够得到及时的维修,以最快速度回到战场上,保证部队的作战能力 。据外媒报道,美国陆军已经加z 1 U B a . Y Z入扩展3D打印行动,为“增强小型前线作战基地的可持续作战能力”,2012年,他们先后向阿富汗_ z 6 % ) A战区部署了两个移动远征实验室,实验室由一个6m的集装箱制成,配备有实验室设备、成型机、3D打印机和其他制造工具,可以将塑料、钢铁和铝等材料打印为战场急需零部件。
3D打印在食品领域也有成功的应用,做成的鲜肉特别有弹性,而且烹饪后肉质松散有嚼头,丝毫不逊于真正的肉。美国泰尔基金会近日已投资成立了“ 鲜肉3D打印 技术公司”,希望能够为大众提供安全放心的猪肉产品;德国科技公司Biozoon最近推出了一种叫 “SmQ J Eoothfood”的3D打印食品 ,为进食困难的老年i + o ~ ] f人带来福音,这种食= w }品的制作方法是:将食品原料液化并凝结成胶状物,然后通过3D打印技术制造出各种各样的9 v / Y | .食物。这种食物很容易咀嚼和吞咽,很可能成为老人护理行业的革新者;国内福建省蓝天农场食品有限公司利用 3D打印技术做出色彩缤1 0 ~ W纷的个性化饼干 ,受到儿童和年轻女孩的喜爱,市场销路非常好。
3D打印技术在考古文物领& L C域主要用于 修复已经破损1 Q J * k R x的古文物 。在应用3D打印技术进行文物修复o T 9 _ f t & \ +时,需x ) 4 H I X F u要使用3D扫描仪扫描破损文物,完成数据采集,并处理数据,建立相应的模型之后进行打印美国哈佛大学闪族博物馆的两位研究人员通过3D打印修复了一个3000年前被打碎的 瓷器狮子 ,杭州铭展科技有限公司采用3D打印技术修复的 天龙山石窟的石像 古文物的修复展示了3D打印技术在保存物质文化方面的作L H - D用。
3D打印技术在时尚界主要用于制作 个性化的衣服鞋子等时尚品 。目前,3D打印技术主要是应用5 7 c尼龙蜡A~ A 8 ` O r F i PBS聚碳酸酯金属和陶瓷等粉末` M 0 )材料,采用选择性激Y : @ : X Z光烧结成型的技术制作衣服和鞋子,如3D时尚凉鞋及背包3D打印技术在时尚界引起轰动。
3D打印技术在日常生活用品中主要用于 制作个性饰品 ,T 7 v D 0如个性笔筒手机外壳戒指以及各种饰品都可以通过3D打印技术打印出来
最近,迪士尼的一组研究人员利用3D打印技术在与有机玻璃同样效果的高透光塑料上,以低廉造价打印出了 L C D屏幕与多种传感器 ,实现了I T应用中的新突破。利b x = ; z用3D打印光导管可以制造出高科技b L 0 / g X 6 i的 国际象棋 ,这些国际象棋的棋子可以侦测并显示当前位置。3D打印技术必将为智慧生活和智慧城市创m v a造出更多的IT应用。
3D打印技术在制造业主要用于控制大Q e k = e规模生产质量,降低传统制造业的制作成本,提高速度和精确度。 从3D打印技术造出世界首艘3D打印皮划艇 ,并且成功下水开,到世界上首辆3D打印汽车Urbee在加拿大亮相,3D打印技术对传统制造业产生了一+ : V种颠覆性的变革。3D@ r & I + m打印技术通过软件将材料一层层堆积制作出产品,无需对材料切割、锻打组装等工序,节约人力资源,提高了产品的生产效率。
康奈尔大学创意机器人实验室HodLipson提出使用 3D打印技术打印机器人的零部件 ,比如电池电线,甚至微处理器等,打印机不仅可以打印出形状随意的机器人,也可以一次性打印而成机器人所有的机J ; u 1 ` 8械装置和内部部件,并在打印出来时就完全装配好6 , E v n & 2,无需组装过程(如图所示)打印机还可以打印出如图所示的仅3o & R w 2克重的轻便型的机器人,该机器人制动翅膀在空中自由飞行可以持) T 1 / J ^ k A [续90秒,除了发动机和电池,其他部分都是打印出来的。
在"大众创业、万众创新"的大环境下,开展中学生的创客教育v a w能够激发学生的创新思维, 三维建模技T o W术、3D打D 5 L印技术能够把中学生的| ] x设想变为实际模型,从而验i ^ 4 $ F证设想的可行性 。
另外, 结合3D打印技术的医o } j学高等教育模式 是对传统模式的创新和发展,提升了学生学习的积极性和效果,未来随着技术的发展和教学方法的改进,由3D打印技术创建的教学S H z环境将更逼真及个体化,学生将更易理解和掌握相关知识。但仍存在许多挑战和问题,还需建立全面的伦理体系以% o k p m B $ k保证其合规性。
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