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3D打印简史

2015年04月14日 3D打印机, 发现本站原创 ⁄ 共 2168字 ⁄ 字号 暂无评论 ⁄ 阅读 823 次

3d-printer-history

3D打印的起源可以追溯到1976年,也就是喷墨打印机诞生的那一年。1984年,喷墨打印概念的逐步调整和进步,促使科技从墨水打印进入到材料打印阶段。此后的数十年,3D打印技术的各种应用在各行业不断发展。以下是里程碑简介。

 

●1984年,3D打印技术诞生

3D Systems公司的创立者之一,查尔斯•赫尔(Charles Hull),发明了光固化技术——用数字化信息生成三维立体物体。该技术通过图片制作3D模型,使得用户可以在大规模生产前对设计进行测试。

 

●3D打印工作原理

3D打印机的工作原理与喷墨打印机类似。只是3D打印机不用墨水,取而代之的是成品所需的材料。通过层层叠加的方式,根据数字化文件打造出物理实物。

1 激光光源(图中①处)发出激光光束,对材料进行固化。

2 升降装置(图中②处)抬高和降低打印平台,从而进行每层材料的铺垫。

3 材料池(图中③处)里是用于制造立体实物的材料。

4 随着材料逐层堆叠(图中⑤处),立体实物被打造出炉。

5 高级的3D打印机使用一种或多种材料(图中⑥处),包括塑料、树脂、钛、高分子材料,甚至金和银。

 

●行业领域

汽车制作、飞机制造、DIY、工业制造、医药、珠宝首饰

 

●上世纪90年代

→1992年,层层铺垫,构建零件

3D Systems公司制造出了第一台立体光固化成型机器。这台机器采用UV激光来固化光敏树脂材料,层层叠加,制成立体零件。光敏树脂材料是一种带有蜂蜜粘性和色泽的液体。尽管不够完美,但是这台机器证明高度复杂的零件可以在一夜间制造完成。

→1999年,工程器官促进药品研发

实验室培养的首个器官被移植到人体。对年轻患者进行膀胱扩大手术时,使用了涂有患者细胞的3D合成支架。该技术由威克弗里斯特再生医学研究所的科学家研发,为工程器官的研发策略打开了一个新的途径——可以采用打印器官的方式。由于采用的是患者自身的细胞,所以基本没有排斥反应的风险。

 

●21世纪

→2002年,能运作的3D肾脏
科学家研发出了一个能正常工作的肾,能在动物体内过滤血液、生成稀释的尿液。该项研究促使威克弗里斯特再生医学研究所进一步研究如何使用3D打印技术“打印”器官和组织。

→2005年,3D打印技术的开源合作
巴斯大学的Adrian Bowyer博士建立了RepRap项目——开源3D打印机先驱。RepRap可以打印出自身的大部分零件。该项目的目标是使工业生产变得大众化,全球各地的每个人都能以低成本打印RepRap的组装件,然后用打印机制造出日常用品。

→2006年,SLS引领工业生产走向大规模定制
第一台SLS(选择性激光烧结)机器诞生。这类机器使用激光熔融材料,制成3D实物。该技术突破为大规模定制、工业零件的按需制造以及后来的假肢定制,开启了一扇大门。

同一年,Objet公司(3D打印系统和材料供应商)制造出了可以打印多种材料(包括弹性材料和高分子材料)的机器。这台机器允许使用不同密度和属性的材料来打印一个零件。

→2008年,第一台自我复制的打印机

继2005年成立以后,RepRap项目发布了Darwin(达尔文)型号。这是第一台能自我复制的打印机,能够打印出自身的大部分零件。用户只要拥有一台达尔文号打印机,就能制作出更多台。

→2008年,DIY合作创新服务上线

Shapeways发布了合作创新服务和社区的beta版,将艺术家、建筑师和设计师聚集在一起,以低成本进行实物的3D设计创作。

→2008年,假肢领域重大技术突破

第一次有人穿戴3D打印的假肢(包括膝盖、脚、关节等)走上街。整个假肢的复杂结构一次打印成型,没有任何安装环节。Bespoke Innovations作为一家假肢制造商,依靠该技术进行假肢外观定制。

→2009年,供DIY的3D打印机套件进入市场

3D打印机开源硬件公司MakerBot开始出售DIY套件。购买者可自行组装3D打印机,打印产品。

→2009年,从细胞到血管

生物打印创新者Organovo,依靠Gabor Forgacs博士的技术,用3D生物打印机首次打印出了血管。

 

●21世纪10年代

→2011年,全球首架3D打印的机器人飞机

南安普敦大学的工程师们设计和试驾了全球首架3D打印的飞机。这架无人飞机的建造用时7天,费用为5000英镑。3D打印技术使得飞机能够采用椭圆形机翼,有助于提高空气动力效率,将诱导阻力降到最低。采用普通技术制造此类机翼,通常成本较高。

→2011年,全球第一辆3D打印的汽车

Kor Ecologic在加拿大的TED×Winnipeg会议上推出Urbee—— 一辆光滑、环保、友好的汽车原型。车体采用3D打印。低耗油、低成本的Urbee在高速公路上驾驶为200mpg(每加仑行驶的英里数),城市中为100mpg。如果能够商业生产的话,零售价预计为10,000美元到50,000美元之间。

→2011年,金银3D打印

i.materialise成为全球首家提供14K黄金和标准纯银材料打印的3D打印服务商。这在无形中为珠宝首饰设计师们提供了一个低成本的全新生产方式。

→2012年,3D打印的下颚假体被移植使用

荷兰医生和工程师们使用LayerWise制造的3D打印机,打印出一个定制的下颚假体。然后移植到一位83岁的老太太身上。这位老太太患有慢性骨感染。目前,该技术被用于促进新的骨组织生长。

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