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3D打印的发展史

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3D打印的发展史

  

  3D打印技术的核心制造思想最早起源于19世纪末的美国,到20世纪80年代后期3D打印技术发展成熟并被广泛应用。1892年,美国登记了一项采用层合方法制作三维地图模型的专利技术。1860年,法国人Fran?ois Willème申请到了多照相机实体雕塑(Photosculpture)的专利。1979年,日本东京大学生产技术研究所的中川威雄教授发明了叠层模型造型法。1980年,日本人小玉秀男又提出了光造型法。虽然日本人研究出3D打印的一些方法,但是此后20多年的时间里,把这些科学方法转化为实际用途的都是美国人。


  最早从事商业性3D打印制造技术的是美国发明家查尔斯·赫尔。1986 年,查尔斯离开了原来为之工作的紫外光产品公司,成立一家名为“3D系统”的公司,开始专注发展 3D 打印技术。这是世界上第一家生产 3D 打印设备的公司,而它所采用的技术当时被称为“立体光刻”,是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。1988 年,查尔斯生产出世界上首台以立体光刻技术为基础的3D 打印机 SLA-250,体型非常庞大。


  1988年,美国人斯科特·克朗普发明了一种新的3D打印技术—— 熔融沉积成型。该工艺适合于产品的概念建模及形状和功能测试,不适合制造大型零件。1989年,美国人德卡德发明了选择性激光烧结技术,这种技术的特点是选材范围广泛,比如尼龙、腊、ABS、金属和陶瓷粉末等都可以作为原材料。1992年,美国人赫利塞思发明层片叠加制造技术。


  在1995年之前,还没有3D打印这个名称,那时比较为研究领域所接受的名称是“快速成型”。1995年,美国麻省理工学院的两名大四学生吉姆和蒂姆的毕业论文选题是便捷的快速成型技术。两人经过多次讨论和探索,结果想到利用当时已经普及的喷墨打印机。他们把打印机墨盒里面的墨水替换成胶水,用胶水来粘接粉末床上的粉末,结果可以打印出一些立体的物品。他们兴奋地将这种打印方法称作3D打印(3D Printing),将他们改装的打印机称作3D打印机。此后,3D打印一词慢慢流行,所有的快速成型技术都归到3D打印的麾下。


  正如200多年前,瓦特发明了蒸汽机,拉开了近代工业革命的序幕一样,许多人也认为3D打印也能引发一场工业革命,甚至其本身就是第三次工业革命。但是我们不要忽略就是并不是蒸汽机引发了近代工业革命,而是它使机械动力驱动成为主流的社会理念和主要的开发手段这一理念引发了第二次工业革命,因此3D打印也不会成为第三次工业革命,它要促生新的产业革命,必须通过诱发新的人类理念转化来实现。


  我国的3D立体打印技术研究起步并不算晚,大致在1999年,即美国解密其3D激光打印研发计划之后三年多,中国就开始了相关的研发。大体上讲,中国起步的时间比美国晚了十五年,但进步非常显著,在某些领域的确超越了美国。冷静地审视我国3D打印行业,形势并非某些文章讲的那么乐观。目前我国从事3D打印研发的企业和科研院所,加起来不过二三十家,综合实力也都不怎么强。除了钛合金大尺度构件我们傲视群雄之外,其他领域还真没有什么可自豪的。我国在传统的精密机械、重型机械制造方面因为材料和加工工艺等问题,制造出的产品质量别说比不上德日,甚至有些还不如韩国、西班牙之类的国家,这是急需利用3D打印技术追赶与突破的方面。而3D打印只是解决了快速成型问题,而材料本身的特性则是需要攻关解决的。


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