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1.6 3D打印機的分類

1. 按市場定位分

目前國內還沒有一個明確的3D打印機分類標準,但是可以根據設備的市場定位將它簡單分為3類:個人級、專業級和工業級。

(1)個人級3D打印機。國內各大電商網站上銷售的個人3D打印機,如圖1-8所示。大部分國產的3D打印機都是基于國外開源技術延伸的,由于采用開源技術,技術成本得到了很大的壓縮,因此售價在人民幣3千至1萬元不等,十分有吸引力。國外進口的品牌個人3D打印機售價都在人民幣2萬至4萬元之間。

圖1-8 個人3D打印機

這類設備都屬于熔絲堆積技術(以FDM技術為代表),設備打印材料都以ABS塑料或者PLA塑料為主,主要滿足個人用戶生活中的使用要求,因此各項技術指標都并不突出,優點在于體積小巧,性價比較高。

(2)專業級3D打印機。專業級的3D打印機,如圖1-9所示,可供選擇的成型技術和耗材(塑料、尼龍、光敏樹脂、高分子、金屬粉末等)要比個人3D打印機豐富很多。設備結構和技術原理相比起來更先進,自動化更高,應用軟件的功能以及設備的穩定性也是3D個人打印機望塵莫及的,這類設備售價都在十幾萬至上百萬元人民幣。

(3)工業級3D打印機。工業級3D打印機,如圖1-10所示。工業級的設備除了要滿足材料上的特殊性、制造大尺寸的物件等要求,更關鍵的是物品制造后需要符合一系列的特殊應用標準,因此這類設備制造出來的物體是直接應用的。

圖1-9 專業級3D打印機

圖1-10 工業級3D打印機

如飛機制造中用到的鈦鋁合金材料,就需要對物件的剛性、任性、強度等參數有一系列的要求,由于很多設備是根據需求定制的,因此價格很難估量。

2. 按原材料分

3D打印機與傳統打印機最大的區別在于,它使用的“墨水”是實實在在的原材料,堆疊薄層的形式多種多樣,可用于打印的介質種類多樣,從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質。根據使用的介質不同可以分為噴墨3D打印機、粉劑3D打印和生物3D打印。

(1)噴墨3D打印機。部分3D打印機使用噴墨打印機的原理進行打印。Objet公司是以色列的一家3D打印機生產企業,其生產的打印機是利用噴墨頭在一個托盤上噴出超薄的液體塑料層,并經過紫外線照射而凝固。此時,托盤略微降低,在原有薄層的基礎上添加新的薄層。另一種方式是熔融沉淀型。總部位于尼阿波利斯的Stratasys公司應用的就是這種方法,具體過程是在一個打印機頭里將塑料熔化,然后噴出絲狀材料,從而構成一層層薄層。

(2)粉劑3D打印。粉劑3D打印是利用粉劑作為打印材料,這些粉劑在托盤上被分布成一層薄層,然后噴出的液體粘結而凝固。在一個被稱為激光燒結的處理程序中,通過激光的作用,這些粉劑可以熔融成想要的樣式,德國的EOS公司把這一技術應用于他們的添加劑制造機之中。據了解,瑞典的Arcam公司通過真空中的電子束將打印機中的粉末熔融在一起,用于3D打印。

為了制作一些內部空間和結構復雜的構件,凝膠以及其他材料被用來做支撐,或者空間預留出來,用沒有熔融的粉末來填滿,填充材料隨后可以被沖洗或吹掉。現在,能夠用于3D打印的材料范圍非常廣泛,塑料、金屬、陶瓷以及橡膠等材料都可用來打印。

(3)生物3D打印。一些研究人員開始使用3D打印機去復制一些簡單的生命體組織,如皮膚、肌肉以及血管等。有可能,大的人體組織如腎臟、肝臟甚至心臟,在將來的某一天也可以進行打印,如果生物打印機能夠使用病人自己的干細胞進行打印的話,那么在進行器官移植后,其身體將不會對打印出來的器官產生排斥。

食物也可以被打印。康奈爾大學的研究人員已經成功打印出了蛋糕。幾乎每個人都同意,這個制造食品的終極武器將會打印出巧克力來。

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