3D打印

1毕业设计(论文)外文资料翻译学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：郑玉强学号：9120501735外文出处：FrankG.ZarbSchoolofBusiness,HofstraUniversity,222WellerHall,Hempstead,NY11549,U.S.A.附件：1.外文资料翻译译文；2.外文原文。2指导教师评语：签名：年月日3附件1：外文资料翻译译文3D打印：新的工业革命BarryBerman摘要：本文研究的是3D打印特点和应用以及用他与大规模定制和其他制造过程的对比。三维印刷使小批量定制产品的成本相对减少。虽然目前主要用来制造大量的替换零件的原型和模型生产,但其应用前景存于牙冠,和假肢,以及在桥梁制造中。3-D打印已相比于数字图书和音乐下载这样的颠覆性技术，使消费者在网上订购他们的选择，允许公司在小型细分市场中获利，并使很少或没有未售出的成品库存的公司操作。一些专家还认为,在低工资国家,3d印刷通过减少必要的工厂工人数将大大减少生产小批量公司的的优势。关键字：3D打印，快速成型，添加剂，制造，快速摸具技术，数字化制造，桥梁制造。＃2011印第安纳大学凯利商学院,版权所有多方面的技术.本文的目的是提供3D打印的概述：对于当前和潜在的应用，与其他技术相比它的优点如大规模定制、注射吹塑成型、切削为主的机械加工、以及他的局限性。作为潜在的未来发展有关的技术涉及三维印刷适应性的各种应用程序的实际问题的探讨。3-D打印是建立在层随层加工的基础上，通过一系列的横断面切片,使用的添加剂制造的过程.虽然3-d打印机工作时的方式类似与传统的激光或喷墨打印机,但不是使用彩色墨水，3-d打印机使用粉慢慢从一层到下一层的基础上构建成一个实物。所有的3-d打印机使用三维CAD软件测量成千上万的每个产品的横截面来确定如何构造每一层。三维机分送液态树脂的薄层，并使用计算机控制的紫外线激光在指定的截面模式硬化每层,完成工作后，在工序的末尾阶段，多余的软树脂会通过化学浴被清理干净。3-d打印机能够产生简单的物体,如齿轮,在不到1小时。她可以生产单个实物，如在一小时内完成齿轮加工。他们也可以在自由移动的零件上完成生产，而不需要进行组装。能够制作一套全功能的球轴承3-D打印机可在？V=u7h09dTVkdw可以在线查找。43D打印的定义是多少有些不准确。虽然在该领域一些专家将限制3D打印在创建层-层基础上创建一个对象的基于喷墨打印头上完成图像，但还有人将这个术语理解为成本相对较低且易于使用的办公室或消费者版本的快速成型机（卡西，2009年）。因为简单的电脑写作程序，‘rapid’这个名词涉及到易于复制的对象来控制其形状。引用“成型”这个术语是因为大规模生产过程太过缓慢(相比于产生大量低单位成本注塑技术)。而3-d打印机成本少于10000美元,但一个快速原型机成本高达500000美元。现在台式3-d打印机从10000美元飙升至超过100000美元。目前，3D打印机制造商包括Zcorp（），ObjetGeometries（）Dimension（），Designcraft（），Stratasys（。stratasys.com），和3D系统（）。表1，大批量定制与三维打印的比较这之间的第二个主要区别技术是3D打印机深度融合计算机辅助设计（CAD）软件和其他数字文件，如磁共振成像。在产品设计过程的最后，设计师的可以保存文件为STL（一种行业标准）或类似文件。设计人员只需点击“打印”，然后选择相对应的的三维打印机。通过SolidWorks和Autodesk或免费设计方案,3-d打印机从商业项目营销中获得CAD数据，例如搅拌机和谷歌草图大师（’’3-D打印’’,2011年）。这些3-D打印机由魔术的RP、VisCAM和Netfabb软件驱动。特点制造技术供应链整合要求经济效益产品范围大规模定制基于不同组合或延迟分化预组装的模块化部件需要高度集成的供应链管理，确保正确的货物多次从多处供应。生产定制产品的能力相对较低的价格。低库存风险。改进营运资金管理。电脑；手表；窗户；鞋子；牛仔裤。3D打印基于自动制造的计算机辅助设计软件及添加剂制造。使用来自多个供应商的现成可用供应生产定制产品的能力相对较低的价格。低库存风险。改进营运资金管理。原型；模型；更换零件；人工肢体；牙冠。53-D打印相比如此颠覆性技术如使消费者在线订购他们选择的电子书和音乐下载允许公司在小型细分市场中获利，并使很少或没有未售出的成品库存的公司操作。。当前3-D打印的应用程序通常包含少量小型，复杂项目的运行生产。包括大规模定制的产品，原型和实体模型，零件，医疗和牙科应用程序和桥梁制造。一些专家还认为,在低工资国家,3d印刷通过减少必要的工厂工人数，将大大减少生产小批量公司的的优势。1.1,3D打印和大规模定制三维印刷一直和大规模定制相对比，三维打印的倡导者认为,如大规模定制这种技术,能够使公司经济地定制小批量的产品。虽然两者可以经济地加工有限尺寸的实体和拥有其他的优势，但他们是应用截然不同的制造技术和物流需求。与三维印刷不同,大规模定制依赖使用不同的预组合模块化的部件或延迟差异化策略。例如,基于客户的个人喜好，通过组装不同组合的显卡、硬盘驱动器、微处理器和计算机内存等大规模定制戴尔电脑。其他利用大规模定制的企业根据客户的订单需求依靠延迟分化系统完成部分构造产品的生产建设(伯曼,2002)。相比之下,3d印刷利用CAD软件和添加剂制造业为主的印刷技术，使用激光融合各种各样的材料来完成作业。大规模定制的原材是典型的组成部分,但是三维打印使用塑料、树脂、镍和钴、不锈钢、钛、聚合物、陶瓷等超级合金。因为被用在大规模定制的组成部分通常来自多个供应商，大规模定制需要高度的供应链整合,以确保正确的部分可在相应时间对应正确的量上可以使用。另一方面,三维打印,使用的一应俱全的原料供应，可以在供应商那里少量的购买。虽然大规模定制生产经常是以团队为基础的，而3-D打印的成型过程是利用CAD软件实现自动化的。根据3D打印机的制造商3DSystemsInc公司的首席执行官所述，，工艺数据不需要由操作员时时盯着，所有你需要做的是加载一个文件，然后用有别于传统的加工方法，就可以复制原有文件的模型，称之为神奇的梦工厂（阿尔珀恩，2010年，第47页）。3-D打印和大规模定制拥有相似的经济特征。例如，在制造工艺中最大限度地降低库存风险（因为接到订单后才制作产品）和支付方面。此外，与大规模定制，成品库存不会卖不出去。最后，3-D打印和大规模定制提高营运资金管理，卖出的的产品不会收不回利润。由于工艺流程和材料的性质,大规模定制和3d印刷普遍的被应用到不同的产品6领域。广泛应用组成部分材料的大规模定制被应用于如电脑、手表、窗户、鞋子和牛仔裤等行业。相比之下使用单一材料,3d印刷被应用到原型、模型、可替换零部件、牙冠和假肢等领域(见表1)。1.2.三维打印和注塑成型和切割为主的机械加工。这小节探讨3d印刷与喷射造型法或加工/消减技术相对比，在成本效益和速度方面的优势。相对于需要昂贵模具的注塑成型过程来说,3d印刷仅需要相对较低的固定成本。因为三维印刷不需要用昂贵的模具、结构或冲压机,它在小批量生产运行中具有很高的性价比。这使得公司在使用三维印刷填补私人订单中获利和服务于利基市场相比于减色技术，这种使用多轴加工机床雕刻塑料和金属来加工出所需要的形状，使用3-D打印不会浪费材料：没有废料，不用铣，或砂纸打磨。据一位消息人士透露，与加工/消减技术相比在应用3-D打印相关金属时废料量会减少40％。此外，95％-98％的废料可在3-D打印被回收（罗维奇等，2011）。其他消息来源指出，消减技术可能会去除的高达96％原料来创造一个产品（瓦格纳，2010）。3-D打印对比注塑成型和切削加工的机械，每部分的可变成本不会在大批量生产中被降低。三维技术相比注塑和切割为基础的加工也可以更迅速的产生初始产品，因为他们没有设置必要的时间。此外，修改产品产设计时间是可观的。表2概述的3-D印刷在比较其它技术时的特性。3-D印刷具有包括在有限的生产运行机制下可以比较经济地完成定制的产品，共享设计和外包生产的能力，以及生产速度和易于设计及修改产品的优势。这些特征有助于中小规模生产运行,比如批量产品,成型,零件更换,医疗/牙科应用和桥制造。这些在随后部分的应用将会更全面地讨论。表2还列出了3-D打印必须克服广泛地使用这种技术的限制。1.3、三维印刷的附加特性7表2。三维制造业的特点3-D打印便于外包，以及在设计人员和用户之间共享数据。软件程序如Alibre公司和Autodesk公司已经实现了能使一个人在家里或在办公室里设计出一种产品，然后通过电子邮件发送的设计方案给客户。利用3-D打印外观设计的分享也可以变得非常容易。鉴于发明从化妆品管中成功的提取设备最后几滴液体装置的机械设计工程师NickStarno，在设计了挤压管之后，他在一个3-D打印机设计的社区网站中发布了一个原型。在几个小时内，欧洲的几个3-D打印爱好者下载了设计方案并制作了这种机器。截至2010年10月，超过500人下载(Stemp-Morlock,2010).。Shapeways和Ponoko是承接生产、物流和设计计费功能的两个公司。接受产品设计后，皇家飞利浦电子事业部Shapeways计算完成三维打印机设计的成本。设计者设置了三维印刷技术与其他技术相比的优点可以在经济上建立定制的产品，在小批量生产时使用。成本效益的来源包括：1.不需要昂贵的工具，模具，或冲床2.没有废料，研磨，或砂光的要求3.自动化制造4.使用现成的供应5.回收废料的能力6.最小的库存风险因为没有售不出的成品库存7.改进营运资金管理作为商品在制造前的付款易于共享设计和外包制造的能力设计和修改产品的速度和简易三维打印的重要应用三维打印的小批量生产应用1.批量定制产品2.模型3.可替换零件4.医疗/牙科应用三维打印介质的生产运行应用1.桥梁制造目前3D打印的限制2.与注塑成型和其他技术相比，更高的大的生产成本3.减少材料，颜色和表面处理的选择4.与其他技术相对较低的精度5.强度有限，耐高温，耐潮湿，色泽稳定8零售价格，并拿到少于3.5％的手续费。Shapeways网站目前采用了由30000人设计的项目（Olivarez，2010）。负面的影响是，在网络上的计算机辅助设计软件的可用性已经明显的产生了对知识产权安全的影响。由于对象的数字描述，他们可以很容易地被复制和转售。一个主要的恐惧是产品的蓝图在网站张贴不久后，产品克隆或盗版产品将出现在市场上。对于大型销售的更换零件的公司来说，这是一个特别值得关注的问题正如电器盖，控制旋钮，塑料制品外壳。利用三维打印技术，由于复制设计的方便性，一些作家已经注意到了政府收紧现有知识产权的必要性(‘‘PrintMe’’2011)。2、三维打印技术的发展三维印刷经历了一个三相的发展过程。在第一阶段，建筑师，艺术家和产品设计师使用3D打印技术制作原型或新设计模型。三维印刷仍围绕着原型和模型制造业。三维打印机在开发原型和模型中有几个关键的优势，包括（1）产品易复制，（2）低成本，及（3）产品安全和隐私方面的考虑。例如，原型和原型间可以产生同样的颜色，纹理，和完成大规模的生产产品。此外，由于修改原型的低成本，营销人员可以更容易测试基于客户的不同产品版本和设计反馈，。据首席设计师对futurefactories：做这个东西是便宜的。它成本相同，产生2个不同的变种，正如双胞胎。规模经济的理论基础串行生产不适用”（thilmany，2009，39页）。一个高级的计算机辅助设计设计师制造商新的平衡增加了该公司的三维印刷机24小时不间断运转。每台机器每月生产100个型