3D打印世界-公開課

D創(chuàng)3D創(chuàng)意建模2017.9.3杭州大關中TEM課程探究2017.9.3杭州大關中TEM課程探究第一課時3D打印世界學習目標了解3D打印原理了解3D打印簡史了解3D打印的作用3D打印原理圖1-11.3D打印的含義：3d是three-dimensional的縮寫，也就是三維圖形。一維是直線，比如時間；二維是平面，比如字。我們平時用的打印機，就是打印二維的圖形。打印頭左右移動（一維），然后，進紙器前后移動（二維），就打出平面的字來了。如果我們打完一個字后，再重復打一次，字就有了厚度，也就成為了三維圖形，這就是3D打印。2.3D打印的材料：小強：沒有，字糊了！你騙我。對不起，忘記告訴你，3D打印機與傳統(tǒng)打印機最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實實在在的固體原材料。常用的原料有ABS樹脂、PLA（再生塑料,聚乳酸，英文名稱Polylacticacid）。PLA是使用可再生的植物資源（如玉米）中提取出的淀粉原料制成，具有良好的生物可降解性，是公認的環(huán)境友好材料。當然，金屬、普通塑料、食物、水泥等等，都可以做3D打印機的“墨水”。這些材料是固體，在打印頭中加熱變成液體，擠出，在空氣中迅速冷卻，又變成固體，所以是有厚度的。一層層的堆積，就形成了3D打印。其實，現(xiàn)實生活中早就有了3D打印，比如在生日蛋糕上用巧克力寫字，比如易熔槍，玻璃膠槍。唯一不同的，它們是由人腦而不是電腦控制的。圖1-2二、3D打印簡史1984年，CharlesHull在一家公司工作時產(chǎn)生了3D打印的想法。這家公司用紫外線使桌面涂料快速固化，他想，何不直接用這些材料來制造立體的東西？于是他將這種用瞬間固化的液體“打印”物體的技術取名為stereolithography（光固化，簡稱SLA），這就是3D打印的起源。1988年，ScottCrump發(fā)明了另外一種3D打印技術——熱熔解積壓成形（簡稱FDM），利用蠟、ABS、PC、尼龍等熱塑性材料來制作物體。這是目前普及率最高的技術。1989年，C．R．Dechard博士發(fā)明了選區(qū)激光燒結技術（簡稱SLS），利用高強度激光將尼龍、蠟、ABS、金屬和陶瓷等材料的粉末烤結成形。1993年，麻省理工大學教授EmanuaISachs創(chuàng)造了一種三維打印技術（簡稱3DP），將金屬、陶瓷的粉末通過粘接劑粘在一起成形。1995年，麻省理工大學的畢業(yè)生JimBredt和TimAnderson把約束溶劑擠壓到粉末床，從而實現(xiàn)了3D打印。1996年，3DSystems、Stratasys、ZCorporation分別推出了自己的產(chǎn)品，第一次使用了“3D打印機”的稱謂。2005年，ZCroooration推出了世界上第一臺高精度彩色3D打印機——SpeCTRum2510。同一年，英國巴恩大學的AdrianBowyer發(fā)起了開源3D打印機項目RepRap，目標是通過3D打印機本身，來制造出另一臺3D打印機。2008年，第—個基于RepRap的3D打印機發(fā)布，代號為“Darwin”，它的理念是：機器最終能自我復制，目前，它能夠打印自身50%元件。這是一個了不起的打印機！因為，它是開源的！正因為有了它，中國的3D打印才可能在極短的時間里，迅速興起。當前使用的3D打印機，大多都是這種類型。2010年11月，第一臺用巨型3D打印機打印出整個身軀的轎車面世。2011年8月，世界上第一架3D打印飛機由英國南安營敦大學的工程師創(chuàng)建完成。2011年9月，維也納科技大學開發(fā)出了更小、更輕、更便宜的3D打印機，這個微型3D打印機僅重1.5kg。2012年3月，維也納大學的研究人員宣布他們利用二光子平板印刷技術突破了3D打印的最小極限，并展示了一輛長度不到0.3mm的賽車模型。2012年7月，比利時的internationalUniversCollegeLeuven的一個研究小組測試了一輛幾乎完全用3D打印機打印出的小型賽車，其車速達到了140千米／小時。2012年12月，美國分布式防御組織成功測試了3D打印的槍支彈夾?！贾菔写箨P中學STEM中心圖2-1三、3D打印有什么用那么，3D打印到底有什么用呢？我們都知道，盡管日常生活中用到的物品千種萬種，但是它們無非兩種來源：手工制作或工業(yè)化生產(chǎn)。手工制作一次只能做一件，效率低，且不可復制，每一件都是獨一無二的，比如價格昂貴的字畫，比如媽媽織的溫暖的毛衣。工業(yè)化生產(chǎn)，不僅產(chǎn)量大而且便宜。便宜是因為工業(yè)化生產(chǎn)有模具，咔嚓一下就做一個。但是，模具的成本相當高，少則幾萬，多則幾百萬，因此只適合大規(guī)模生產(chǎn)。如果有些東西你可能只需要一個或幾個，那就不需要去開價格昂貴的模具。此時，3D打印的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了。3D打印的好處是：你只管設計，它負責實現(xiàn)，它的應用領域相當廣泛：個性化：我要打印一件禮品送給女朋友。工業(yè)設計：快速成形，不用開模。醫(yī)療：我要打印一只耳朵。食品：我要打印一個漢堡。住房：我要打印一幢房子。教學：我要打印一件教具。我要打