深圳3D打印教学实验室建设解决方案 3D打印教学解决方案

市场上对不锈钢3D打印新型材料的研究甚少，大部分集中在钛金属材料、铝合金以及复合材料的增材制造研究。而3D打印-增材制造零件的性能对于加工工艺参数较为敏感。要获得稳定的打印结果往往需要大量的实验来确定针对性的加工工艺参数。
为了尽快逼近优化的打印参数组合，研究人员将输入参数分为两类：一类是热输入参数包括激光功率、扫描速度和激光高斯热源半径；另一类是材料参数，包括热导率、密度、比热、熔点和激光吸收率。通过统计方法对该模型的不确定性进行校正，结合设定的单道打印实验结果对模型偏差进行校正。终利用该模型优化出打印马氏体钢AF9628的优工艺参数，终获得致密度大于99.25%的实验样件，拉伸强度大于1.4GPa。
要注意的是使用激光熔化金属粉末的3D打印过程中，会形成一定的孔隙，从而导致意外的缺陷。研究人员通过不断的实验来探索哪种激光设置可以防止缺陷发生。
德州A&M大学选择了一个受焊接启发的现有数学模型，以预测在不同的激光速度和功率设置下，单层马氏体钢粉将如何熔化。通过将他们在熔化粉末中观察到的缺陷类型、孔隙数量与模型的预测值进行比较，他们可以略微更改其现有框架，从而改善后续的预测。经过几次这样的迭代之后，如果一组未经测试的新激光设置会导致马氏体钢中的缺陷，那么数学模型框架就可以正确预测此类激光设置结果，而*进行类似实验，此过程更省时。通过结合实验和建模，研究人员开发出一种简单、快速、循序渐进的程序，从而用来确定哪种设置适合马氏体钢的3D打印。

3D教育课程计划旨在使学生参与活动、项目和问题解决为基础的学习，它提供了一种动手做的课堂体验。学生在应用所学到的数学和科学知识来应对世界重大挑战时，他们创造、设计、建构、发现、合作并解决问题。
彩色3D打印工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。具体工艺过程如下：上一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离(等于层厚：0.013～0.1mm),供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后，比较*去除。
彩色3D打印优点
(1)成型速度快，成型材料价格低，适合做桌面型的快速成型设备。
(2)在粘结剂中添加颜料，可以制作彩色原型，这是该工艺竞争力的特点之一。
(3)成型过程不需要支撑，多余粉末的去除比较方便，特别适合于做内腔复杂的原型。

目前市场上部分工业零部件结构复杂，精度要求高，传统技术难以制造，采用激光3D打印加工，其产品材料性能、结构性能、一体成型效果显著优于传统制造技术。3D打印机技术的兴起已经吹响了“*三次工业革命”的号角，3D打印技术已经逐步的应用到工业领域，通过3D打印可以快速而精密地制造出任意复杂形状的产品、模具、模型，并且在研发成本、速度和度上都要比传统制造好很多。
3D打印技术正在颠覆传统制造业，未来3D打印技术会在制造业有更大的用武之地。凭借更快的设计周期，以快于竞争对手的速度进入市场。在短短数小时内完成从设计到原型制作，而不是几天。**速原型修改，*实现产品改进。在内部完成所有工作，缩短交付时间，减少知识产权被侵犯的风险。然后，抢在竞争对手弄相之前将经过测试和验证的产品投入市场。
由3D打印机制作的成品可塑性非常强，且精度较高，几乎任何复杂的结构都可以轻松打印出来，于是许多建筑设计师将该技术用于建筑与**布局模型、工业设计的快速成型。以往建筑设计师制作模型和3D效果图都是手勾草图，现在，3D打印提供了一种与传统的3D效果图、建筑模型等建筑造型表现方式不同的、全新的操作模式，它将让模型作为矫正设计的手段这一初衷获得。
整个建筑模型制造过程分为三个阶段：拍照、建模、打印。这种操作方式比用软件画图、按照图纸仿形雕刻更、更快捷。虽然在短期内3D打印技术不可能完全替代传统建筑方式。一种较大的可能是新技术与传统工艺互为补充，在钢筋混凝土结构的基础上结合3D打印技术，建造一些科幻建筑、概念建筑等。但在设计体系、模型制作、钢筋混凝土很难塑造的个性的效果方面，3D打印却能发挥**的作用。

3D 打印的钛植入体为某些重症带来了希望。乍看之下，这些小小的灰色物体平平无奇，但它们却能改变一个人的生活。它们名为椎间融合器，是一种脊柱植入体，用于固定两节脊椎之间的间隔，恢复脊椎体的自然高度。为成功实现这项功能，融合器必须满足严格的设计要求。除了能承受机械压力，它们还必须轻质且具有生物相容性，不会让人体产生排斥反应。
3D 打印融合器的原型：长期以来，脊椎融合都是椎间盘**不得已之下的后手段，但如今 3D 打印融合器可以将脊椎体恢复到自然高度，让患者没有疼痛地自由活动。为此，融合器不仅要具备生物相容性，还要有足够的韧性，以确保不会撕裂或破碎。
融合器本身采用生物相容性钛合金制成。融合器制造商面临的主要难题之一就是怎样使表面的孔隙度准确满足要求，“多孔结构能促进骨结合，也就是活骨组织和植入体表面之间的结构性和功能性连接。车削、铣削、铸造等传统方法几乎不可能做出这种结构，所以 3D 打印具有显著的竞争优势。”
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