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3D打印与光固化-应用

光固化3DP的应用范围非常广泛, 如制作样板房模型、手机模型、玩具模型、动漫模型、珠宝模型、汽车模型、鞋靴模型、教具模型等。 一般而言,凡可在电脑上制作的CAD 图形均可通过三维打印机制作出同样的实体模型。


飞机结构战伤快速抢修是快速恢复飞机完好,保证装备数量优势的重要途径。在战争条件下,飞机结构损伤占全部损伤事件的90%左右,传统修理工艺已不适应现代飞机损伤修复需求。近年来我军新研发的通用性强、方便快捷的飞机战伤抢修技术能适用多机种、不同材料的修理需要。便携式快速抢修装置能进一步缩短飞机战伤抢修的时间,适应越来越成熟的飞机战伤光固化快速抢修技术。


陶瓷光固化快速成形技术是将陶瓷粉末加入到光固化树脂溶液中,通过高速搅拌使陶瓷粉末在溶液中分散均匀,制备高固相含量、低粘度的陶瓷浆料,然后使陶瓷浆料在光固化快速成型机上直接逐层UV固化,叠加得到陶瓷零件素坯,最后通过干燥、脱脂和烧结等后处理工艺得到陶瓷零件。


光固化快速成型技术为不能制作或难以用传统方法制作的人体器官模型提供了一种新的方法,基于 CT图像的光固化成型技术是应用于假体制作、复杂外科手术的规划、口腔颌面修复的有效方法。目前在生命科学研究的前沿领域出现的一门新的交叉学科—组织工程是光固化成型技术非常有前景的一个应用领域。采用SLA技术可以制作具有生物活性的人工骨支架,该支架具有很好的机械性能和与细胞的生物相容性,且有利于成骨细胞的黏附和生长。用SLA 技术制作的组织工程支架,在该支架中植入老鼠的预成骨细胞,细胞的植入和黏附效果都很好。此外,将光固化快速成型技术和冷冻干燥技术相结合,能够制造出包含多种复杂微结构的肝组织工程支架,该支架系统可保证多种肝脏细胞的有序分布,可为组织工程肝脏支架材料微观结构的模拟提供参考。


3D打印与光固化-未来的树脂


光固化实体树脂材料在打印稳定性更好的基础上,朝高固化速度、低收缩、低翘曲方向发展,以确保零件成型精度,同时拥有更好的力学性能,尤其是冲击性和柔韧性,以便可直接使用和功能测试用。另外将发展各种功能性材料,如导电、导磁、阻燃、耐高温的光固化实体树脂,以及UV弹性树脂材料。光固化支撑材料同样要继续提高其打印稳定性,喷头在不需要保护的条件下,可以随时打印,同时支撑材料更容易去除,完全水溶的支撑材料将变为现实。  


3D打印与光固化- μ-SL技术


微光固化快速成型 μ-SL(Micro Stereolithography)便是在传统的 SLA 技术方法基础上,面向微机械结构制造需求而提出的一种新型的快速成型技术。该技术早在 20 世纪 80 年代就已经被提出,经过将近 20 多年的努力研究,已经得到了一定的应用。目前提出并实现的 μ-SL 技术主要包括基于单光子吸收效应的 μ-SL 技术和基于双光子吸收效应的 μ-SL 技术,可将传统的 SLA 技术成型精度提高到亚微米级,开拓了快速成型技术在微机械制造方面的应用。但是,绝大多数的μ-SL 制造技术成本相当高,因此多数还处于试验室阶段,离实现大规模工业化生产还有一定的距离。


3D打印技术未来发展的主要趋势


随着智能制造的进一步发展成熟,新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域,3D打印技术也将被推向更高的层面。未来,3D打印技术的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。


提升3D打印的速度、效率和精度,开拓并行打印、连续打印、大件打印、多材料打印的工艺方法,提高成品的表面质量、力学和物理性能,以实现直接面向产品的制造。


开发更为多样的3D打印材料,如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等,特别是金属材料直接成形技术、医疗和生物材料成形技术有可能成为今后3D打印技术的应用研究与应用的热点。


3D打印机的体积小型化、桌面化,成本更低廉,操作更简便,更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求。

软件集成化,实现CAD/CAPP/RP的一体化,使设计软件和生产控制软件能够无缝对接,实现设计者直接联网控制的 3D打印技术未来发展的主要趋势-远程在线制造。


3D打印技术产业化路任重道远


2011年全球3D打印市场规模为17.1亿美元,3D打印技术生产的商品占2011年全球制造业总产出的比重为0.02%。2012年增长25%,达到 21.4亿美元,预计2015年将达到37亿美元。尽管种种迹象显示数字化制造业时代正在慢慢临近,但对于再度被市场热炒的3D打印而言,距离工业规模应用甚至飞入寻常百姓家,还有一段路要走。