3d打印机原理图（3D打印原理图）

3D打印机原理是什么？

目前市面较为主流的3D打印机原理有以下两种：1、以FDM ( 熔融层积成型技术 ) 技术为核心技术的3D打印机。根据软件预设的坐标挤出热塑性塑料丝，只需要将长丝卷轴装入3D打印机，然后送入挤出头，在挤出头位置配有加热喷嘴，一旦喷嘴达到所需温度，电机就会驱动3D打印材料使其熔化。再凭借3D打印机的设置自主移动挤出头，将熔化的材料放置在精确的位置，等待冷却和固化完成图层后，构建平台就会向下移动并重复该过程，直到完成整个模型。2、以PolyJet 3D打印技术为核心技术的3D打印机。将光敏树脂材料一层一层地喷射到打印托盘上，直至部件制作完成。与喷墨打印原理类似的UV固化技术，每一层材料在被喷射的同时用紫外线光进行固化，可以立即进行取出与使用，无需二次固化。3D打印机的原理远不止这两种，随着技术的发展，未来3D打印机技术将不断创新，更加贴合实际生活需求。

3D打印原理是什么

3D打印原理是什么

3D打印即快速成型技术的一种，又称增材制造，它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。下面我为大家带来3D打印原理是什么，希望大家喜欢！

1. 技术原理

3D打印技术与激光成型技术基本上是一样的。简单来说，就是通过采用分层加工、迭加成形，逐层增加材料来生成3D实体。称它为“打印机”的原因是参照了其技术原理，3D打印机的分层加工过程与喷墨打印机十分相似。首先是运用计算机设计出所需零件的三维模型，然后再根据工艺需求，按照一定规律将该模型离散为一系列有序的单位，通常在Z向将其按照一定的厚度进行离散，把原来的三维CAD模型变成一系列的层片;然后再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，然后系统后自动生成数控代码;最后由成型一系列层片并自动将它们连接起来，最后得到一个三维物理实体。

2. 优点

一、最直接的好处就是节省材料，不用剔除边角料，提高材料利用率，通过摒弃生产线而降低了成本;

二、能做到很高的精度和复杂程度，除了可以表现出外形曲线上的设计;

三、不再需要传统的刀具、夹具和机床或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件;

四、它可以自动、快速、直接和精确地将计算机中的设计转化为模型，甚至直接制造零件或模具，从而有效的缩短产品研发周期;

五、3D打印能在数小时内成形.它让设计人员和开发人员实现了从平面图到实体的飞跃;

六、它能打印出组装好的产品，因此它大大降低了组装成本。它甚至可以挑战大规模生产方式。

3. 缺点

任何一个产品都应该具有功能性，而如今由于受材料等因素限制，通过3D打印制造出来的产品在实用性上要打一个问号。

①强度问题：房子、车子固然能“打印”出来，但是否能抵挡得住风雨，是否能在路上顺利跑起来，仍是一个必须面对的问题;

②精度问题：由于分层制造存在“台阶效应”，每个层次虽然很薄，但在一定微观尺度下，仍会形成具有一定厚度的一级级“台阶”，如果需要制造的对象表面是圆弧形，那么就会造成精度上的偏差;

③材料的局限性：目前供3D打印机使用的材料非常有限，无外乎石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等，能够应用于3D打印的材料还非常单一，以塑料为主，并且打印机对单一材料也非常挑剔。

4.3D打印技术在高分子材料中的应用

1. 高分子原材料的种类

作为3D打印的重要环节，材料方面也是起到举足轻重的作用的，目前常用的3D打印高分子材料有聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯和ABS等。在光固化立体印刷中的齐聚物的种类繁多，其中应用较多的主要包括如聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂、聚丙烯酸树脂以及氨基丙烯酸树脂。

2. 常见应用工艺

目前应用较多的3D打印高分子材料技术主要包括光固化立体印刷(SLA)、熔融沉积成型( FDM)、选择性激光烧结(SLS)等。

5.光固化立体印刷

光固化3D打印(SLA)工作原理与喷墨打印类似，在数字信号的控制下，喷嘴工作腔内的液体光敏树脂在瞬间形成液滴，在压力作用下喷嘴喷出到指定的位置，然后通过紫外光对光敏树脂固化，固化后逐层堆积，得到成形零件。成形过程如下：首先根据零件截面的形状，控制打印喷头沿X、Y轴运动，在既定截面的相关实体区域打印实体材料，在支撑区域打印支撑材料，并在紫外光的照射下进行固化，然后打印平台沿Z轴下降一定高度，喷头接着打印固化下一层，如此逐层打印固化直至工件的完成，最后除去工件中的支撑材料即可获得所需的工件。

光固化3D打印材料由光固化实体材料与支撑材料组成，其中支撑材料根据其固化方式不同又可分为相变蜡支撑材料和光固化支撑材料。光固化支撑材料通常俗称光敏树脂，主要由齐聚物、反应性稀释剂(活性单体)、光引发剂以及其它助剂组成。国外由于起步较早，并且3D打印机能够为光敏树脂的研究提供实验器材的支持，因而国外在3D打印光敏树脂做的较为成熟。目前国外做的最好的就是以色列OBJET公司以及美国的3DSystems公司，这两个公司占据了绝大部分3D打印光敏树脂的市场。但是这些公司把光敏树脂作为核心技术，成果很少对外公布，并且将这些光敏树脂与其生产的光固化3D打印机捆绑销售。

6. 光固化3D打印原理图

光固化立体印刷制备生物可降解支架材料的高分子原料包括光敏分子修饰的聚富马酸二羟丙酯(PPF)聚(D，L-丙交酯)(PLA)聚( -己内酯)(PCL)、聚碳酸酯、以及蛋白质多糖等天然高分子. 为了降低液态树脂原料的黏度，还需要加入小分子的溶剂或稀释剂，常用的如可参与光聚合反应的富马酸二乙酯(DEF)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)，以及不参与聚合反应的乳酸乙酯，该技术获得的3D成型材料具有可调控的孔尺寸孔隙率贯通性和孔分布。

7.熔融沉积成型

熔融沉积成型( FDM) 是采用热熔喷头，使得熔融状态的材料按计算机控制的路径挤出沉积，并凝固成型，经过逐层沉积凝固，最后除去支撑材料，得到所需的`三维产品(图2 )。FDM技所使用的原料通常为热缩性高分子，包括ABS、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯等.该技特点是成型产品精度高表面质量好成型机结构简单无环境污染等，但是其缺点是操作温度较高。

近年来，利用FDM技术制备生物医用高分子材料也受到越来越多的重视，尤其是以脂肪族聚酯为原料制备生物可降解支架材料，取得了相当多的进展。材料的性质受到压力梯度熔体流速温度梯度等影响，聚酯与无机粒子的复合物也能用于熔融沉积成型制备3D支架材料。

8.选择性激光烧结

选择性激光烧结(SLS)是采用激光束按照计算机指定路径扫描，使工作台上的粉末原料熔融粘结固化。当一层扫描完毕，移动工作台，使固化层表面铺上新的粉末原料，经过逐层扫描粘结，获得三维材料。与SLA技术通过紫外光逐层引发液态树脂原料发生聚合或交联反应不同，SLS技是通过激光产生高温使粉末原料表面熔融相互粘结来形成三维材料。SLS技术常用的原料包塑料陶瓷金属粉末等。其优点是加工速度快，无需使用支撑材料，但缺点是成型产品表面较糙，需后处理，加工过程中会产生粉尘和有毒气体，而且持续高温可能造成高分子材料的降解，及生物活性分子的变形或细胞的凋亡，该技术不能用于制备水凝胶支架。以生物可降解高分子为原料，利用SLS技术，也是制备外部形态和内部结构可控3D医用高分子材料的有效途径。对支架性能产生影响的主要参数包括颗粒尺寸激光能量激光扫描速率部分床层温度等。

9.3D打印技术高分子材料的应用行业介绍

(1)机械制造：3D打印技术制造飞机零件、自行车、步枪、赛车零件等。

(2)医疗行业：在医学领域，借助3D打印制作假牙，股骨头、膝盖等骨关节技术应用也非常广，技术越来越成熟。

(3)建筑行业：工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美，完全合乎设计者的要求。同时又能节省大量材料。

(4)汽车制造行业：用3D打印技术为汽车公司制造自动变速箱的壳体。汽车公司会对变速箱进行各种极端状况下的测试，其中一些零件就是用3D打印方法做的。定型了以后，再开模具，然后按照传统制造方法批量生产.这样成本就会大大降低。

3D打印技术代表制造业发展新趋势，它和其他一些数字化生产模式的涌现将推动实现第三次工业革命。可以充分应用高分子材料的成型技术中，制备复杂的一体化高分子材料器件，高分子医用行业将成为3D打印技术带来发展机遇，同时高分子材料将为3D打印技术提供轻质、高强、耐腐蚀的特点。

10.限制因素

10.1.材料的限制

3D打印胚胎干细胞虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印， 但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外，打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。

研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则材料依然会是3D打印的一大障碍。

10.2.机器的限制

3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平，几乎任何静态的形状都可以被打印出来，但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。这个困难对于制造商来说也许是可以解决的，但是3D打印技术想要进入普通家庭，每个人都能随意打印想要的东西，那么机器的限制就必须得到解决才行。

10.3.知识产权的忧虑

在过去的几十年里，音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3D打印技术也会涉及到这一问题，因为现实中的很多东西都会得到更 加广泛的传播。人们可以随意复制任何东西，并且数量不限。如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权，也是我们面临的问题之一，否则就会出现泛滥的现象。

10.4.道德的挑战

3D打印枪械[14]道德是底线。什么样的东西会违反道德规律是很难界定的，如果有人打印出生物器官和活体组织，在不久的将来会遇到极大的道德挑战。

10.5.花费的承担

3D打印技术需要承担的花费是高昂的。第一台3D打印机的售价为1万5。如果想要普及到大众，降价是必须的，但又会与成本形成冲突。

每一种新技术诞生初期都会面临着这些类似的障碍，但相信找到合理的解决方案3D打印技术的发展将会更加迅速，就如同任何渲染软件一样，不断地更新才能达到最终的完善。

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三D打印机 打印房子的原理

3D打印机打印的原理：

3D打印机一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。

现阶段三维打印机被用来制造产品，逐层打印的方式来构造物体的技术，3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。

3D打印机堆叠薄层的形式有多种多样，3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。

3D打印机优点：成本低、速度快、精度高、保护环境霍什内维斯称使用该工艺不仅造价便宜、快速建造，而且保护环境。因为它的建设造价和材料大幅度降低。

扩展资料：

3D打印机（3D Printers）简称（3DP）是一位名为恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家设计的一种神奇的打印机，不仅可以“打印”一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状。但是3D打印出来的是物体的模型，不能打印出物体的功能。

发展简史

发展年表

3D打印思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。3D打印是科技融合体模型中最新的高“维度”的体现之一。

19世纪末，美国研究出了的照相雕塑和地貌成形技术，随后产生了打印技术的3D打印核心制造思想。

20世纪80年代以前，三维打印机数量很少，大多集中在“科学怪人”和电子产品爱好者手中。主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。

甚至有汽车专家打印出了汽车零部件，然后根据塑料模型去订制真正市面上买到的零部件。

1979年，美国科学家RF Housholder获得类似“快速成型”技术的专利，但没有被商业化。

20世纪80年代已有雏形，其学名为“快速成型”。20世纪80年代中期，SLS被在美国得克萨斯州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利，项目由DARPA赞助的。

到20世纪80年代后期，美国科学家发明了一种可打印出三维效果的打印机，并已将其成功推向市场，3D打印技术发展成熟并被广泛应用。

普通打印机能打印一些报告等平面纸张资料。而这种最新发明的打印机，它不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。未来3D打印机的应用将会更加广泛。

1995年，麻省理工创造了“三维打印”一词，当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末状的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。

2003年以来三维打印机的销售逐渐扩大，价格也开始下降。

研发产品

家用3D打印机

德国发布了一款迄今为止最高速的纳米级别微型3d打印机——Photonic Professional GT。 这款Photonic Professional GT 3D打印机，能制作纳米级别的微型结构，以最高的分辨率，快速的打印宽度，打印出不超过人类头发直径的三维物体。

最小的3D打印机

世上最小的3D打印机来自维也纳技术大学，由其化学研究员和机械工程师研制。这款迷你3D打印机只有大装牛奶盒大小，重量约3.3磅（约1.5公斤），造价1200欧元（约1.1万元人民币）。

相比于其他的打印技术，这款3D打印机的成本大大降低。研发人员还在对打印机进行材料和技术的进一步实验，希望能够早日面世。

最大的3D打印机

华中科技大学史玉升科研团队经过十多年努力，实现重大突破，研发出全球最大的“3D打印机”。这一“3D打印机”可加工零件长宽最大尺寸均达到1.2米。

从理论上说，只要长宽尺寸小于1.2米的零件（高度无需限制），都可通过这部机器“打印”出来。

这项技术将复杂的零件制造变为简单的由下至上的二维叠加，大大降低了设计与制造的复杂度，让一些传统方式无法加工的奇异结构制造变得快捷，一些复杂铸件的生产由传统的3个月缩短到10天左右。

大连理工大学参与研发的最大加工尺寸达1.8米的世界最大激光3D打印机进入调试阶段，其采用“轮廓线扫描”的独特技术路线，可以制作大型工业样件及结构复杂的铸造模具。

这种基于“轮廓失效”的激光三维打印方法已获得两项国家发明专利。该激光3D打印机只需打印零件每一层的轮廓线，使轮廓线上砂子的覆膜树脂碳化失效，再按照常规方法在180℃加热炉内将打印过的砂子加热固化和后处理剥离，就可以得到原型件或铸模。

这种打印方法的加工时间与零件的表面积成正比，大大提升打印效率，打印速度可达到一般3D打印的5—15倍。

彩印3D打印机

2013年5月上市了这种类型的3D打印机新产品“ProJet x60”系列。ProJet品牌主要有四种造型方法的装置。

其余三种均是使用光硬化性树脂的类型，包括用激光硬化光硬化性树脂液面的类型、从喷嘴喷出光硬化性树脂后照射光进行硬化的类型（这种类型的造型材料还可以使用蜡）、向薄膜上的光硬化性树脂照射经过掩模的光的类型。

高端机型ProJet 660Pro和ProJet 860Pro可以使用CMYK（青色、洋红、黄色、黑色）4种颜色的粘合剂，实现600万色以上的颜色ProJet 260C和ProJet 460Plus使用CMY三种颜色的粘合剂）。

3D打印机器人

2013年11月23日，西安电子科技大学展出3D打印机器人，这是一台远程体感控制服务机器人，最主要的功能是照顾老人。很多老人行动不便，有了机器人助手，只要对着摄像头做出手势，机器人就能模仿动作去做家务。

参考资料：百度百科-3d打印机

3D打印机的技术原理是什么？

三维打印主要是一个不断添加的过程，在计算机控制下层叠原材料。[2]三维打印的内容可以来源于三维模型或其他电子数据，其打印出的三维物体可以拥有任何形状和几何特征。三维打印机属于工业机器人的一种。

日常生活中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，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、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“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。

3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。 3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

应用

增材制造技术的应用始于20世纪80年代，涵盖产品开发，数据可视化，快速成型和特殊产品制造领域。在90年代增材制造技术在生产领域（分批生产、大量生产和分布式制造）的应用有了进一步发展。

21世纪早期增量生产在工业生产的金属加工领域也第一次达到了前所未有的规模。21世纪初，增材制造相关器械销量大幅增加，价格大幅下降。咨询公司Wohlers Associates称，2012年三维打印机和三维打印服务在全球的价值为22亿美元，比2011年增加29%。

增材制造技术同时也派生出许多应用服务，涵盖建筑、工程建造（AEC）、工业设计、汽车、航空[70]、军事、工程学、口腔和医药工业、生物科技（人体器官移植）、时尚、鞋类、珠宝、眼镜、教务、地理信息系统、饮食等领域。

增量技术最早应用于工具生产。其中最早的增量技术应用之一就是快速成型制模法，旨在减少制作新部件新设备模型的时间与开销，因为原先采用的减量制造法速度慢而且昂贵。随着增材制造技术的日趋成熟，在商界的存在感日益增强，它常以新颖的甚至有时难以预料的方式渗入生产终端。

原先减量技术独霸一方的领域渐渐的也出现了增量技术的身影，在有些应用中，增量技术甚至可以获取更高的利润。

以上内容参考 百度百科-3D打印

3d打印机原理图

操作方法

01

和传统打印机不同，传统打印机是平面，3D打印机是立体。3D打印机由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成。它的原理是什么呢？就是在电脑上设计好一个立体图后，通过塑胶或者其他材料一层一层打印出来，平面的不断重复就是一个立体。目前，打印机制只支持黑白纯色输出，但是将来或许将直接支持彩色打印也说不定呢。

02

首先的第一步是建模，这也是最关键的一步，即用CAD或者CG来进行建模，这也是最主流的建模软件。当然，如果想寻找现成的也不是不行，互联网有许多3D打印模型分享网站，这里就不一一介绍了，只要去找找，里面都有很多漂亮的模型。甚至你可以直接买到模型或者STL，不过目前国内这方面的发展并不是很快，主要通过外网。

03

重要的一点是，通过计算机建成三维模型后需要分区，通过一层层的截面，分割成切片，然后再导入到打印机中逐层打印。常用的格式有STL文件格式和PLY文件格式。如果要全彩打印的话，输入文件一般选择PLY。这些文件格式提供了高分辨率的打印机制。

04

设计完模型后，我们只需要用U盘或者数据线导入到3D打印机中，再进行打印设置，设置完成后，启动3D打印机，打印机就可以直接把它们打印出来，在神奇的一层层制造下，一个精美的模型就会被打印出来，材料使用先进情况下甚至可以直接利用作为生产制造。

05

打印完成之后也还没有结束，有些大众3D打印机的打印分辨率不是很高，打印出来后可能会有点粗糙，那么我们如何获得高分辨率的模型呢，先用3D打印机打印出体型较大的模型，再其表面进行打磨，这样就可以得到更高高分辨率的模型。

06

有些模型可以使用几种材料进行打印，有些模型在打印的过程中则需要一定的支撑物，比如，如果要打印出倒挂状的模型时就要使用易于除去的材料，比如一些可以在打印完成后进行溶解的材料作为支撑物，那么打印完成后就可以泡入溶液中去除多余部分。

07

现在3D市场火爆，许多人都可以购入低价的入门级3D打印机，在明白了原理后，你是不是也蠢蠢欲动想购入一台自己的3D打印机呢，3D打印具有许多优势，可以直接制造出零件组装，甚至可以制造出医学用品，比如一个人造心脏，它的未来前景将更加广泛。

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