3D定格技术范文

3D定格技术范文（精选3篇）

3D定格技术 第1篇

1 人偶、道具制作新技术

说到定格动画的新技术, 蒂姆波顿的伟大贡献是不能不提的。蒂姆波顿生于美国的加利福尼亚州, 从小一直沉迷在个人世界, 过着孤独的童年生活。长大后他到了加州艺术学院学习, 上学期间显示出来非凡的天赋, 曾获得了赞助给年轻动画人以帮助他们成就梦想的基金迪士尼奖学金。在定格动画影片《僵尸新娘》中, 蒂姆波顿对人偶面部表情变化的新技术研究出现了突破。这部作品筹划了十年, 拍摄了三年, 蒂姆波顿亲自手绘了剧中所有人物的造型草图。他从世界各地请来顶尖艺术家为他制作人偶:他们利用不锈钢制作人偶骨架, 硅胶做表层皮肤。人偶的内部结构精密程度堪比瑞士钟表, 每个人偶的头部都安装有精心设计的机械装置, 转动耳朵或者藏在头发中的机关就可以控制表情变化, 硅胶材质的使用使得人偶在皮肤质感和面部表情变化上有了更好的表现。人偶的衣物则由泡沫塑料制成, 头发由树脂和硅树脂制作。精心制作的人偶也被外界喻为“机器人”。机械装置的应用开创了定格动画创作的先河, 因此这部影片被称为定格动画中的超级大片。

2009年, 亨利塞利克的《鬼妈妈》是另一部定格动画的惊人之作。影片应用了新的高科技制作技术。人偶表情的变化是通过以色列Obje t Ge om e trie s公司生产的三维立体打印机来实现的, 这种高科技打印机可以快速打印出高质量、高精度的立体三维模型。制作中, 动画师先将雕刻好的脸部模型扫描到电脑中去, 在软件中使用“融合变形”的方法制作出更多的过渡表情, 然后用三维立体打印机打印出这些模型。无论是说话还是喜怒哀乐, 人偶的所有表情都栩栩如生, 影片中的角色可以呈现出多达208000种不同的表情。数十万的模型在三台三维打印机的帮助下, 仅需要18个月就制作出来。如果没有这样的新技术, 可能需要十位雕刻家四年的时间才能完成。

在影片中, 一些数以千计的道具例如汽车、门把手、银器餐具、食物等也是通过三维立体打印机制作出来的, 即节约了时间又降低了制作成本。

2 拍摄新技术

影片《鬼妈妈》的另一个创举就是它是第一部以3D手法拍摄出来的定格动画电影, 它的上映也被评论界称为“标志着3D技术成熟时代的到来”。亨利塞利克在拍摄时就采用了3D技术, 而不是来自后来的加工。3D的成像其实是靠人两眼的视觉差产生的。人两眼之间一般会有8厘米左右的距离, 左眼和右眼看到微小差距的不同影像, 就能出现3D的立体感觉。3D画面其实是对人眼实际观看时的模拟。这也就意味着在拍摄同一幅画面时根据左、右眼的不同需求而拍摄不同图片。《鬼妈妈》还同步发行了3D效果的DVD, 该故事的原作者尼尔盖曼在家中观看后感叹道:“惊得下巴都要掉下来了”。这完全是来自新的拍摄技术带给我们的震撼效果。

3 后期制作新技术

电脑技术的发展为定格动画的发展开辟了新的想象空间。在后期制作中, 电脑技术与实际拍摄画面的结合越来越常见。在《僵尸新娘》中, 除了拍摄, 部分角色是运用电脑技术完成的, 比如乌鸦、蜘蛛、蝴蝶等。影片中, 主角艾米丽的婚纱随风飞舞的片段也是定格拍摄技术与电脑技术结合的效果, 因为在逐格拍摄对象时, 漂浮的材质很难固定起来摆拍动作。影片《鬼妈妈》中, 一些特殊效果 (火焰、烟雾、半透明的鬼魂) 也是通过电脑技术实现的。电脑技术作为辅助, 使得拍摄工作变得轻松, 一些特殊效果得以实现。

4 国外新技术的发展对我国定格动画创作的启示

4.1 技术与艺术并重

动画本身就是一种艺术表现形式, 伴随着技术的不断发展而不断进步。也就是说, 动画是具有艺术和技术双重属性的综合艺术形式, 两者缺一不可。缺乏了艺术的技术空洞乏味, 没有了技术的艺术虚无缥缈。只有将艺术与技术结合, 才能呈现出好的动画作品。

4.2 注重细节、精益求精

俗话说“细节决定成败”。细节的制作在动画片中的作用非常重要。在影片《鬼妈妈》的制作中, 每一个小小的细节都不容忽视:人偶的头发是一根根植入的, 由于过于细微, 不得不通过放大镜才能看清楚;人偶所穿的毛衣被动画师戏称为XXXS号码的, 因为是使用头发丝般粗细的线织成的;影片中甚至每一根草的运动轨迹都被精心设计。正因为有了这样精益求精的精神, 最终的作品才能获得如此高的声誉。

4.3 坚持不懈

定格动画电影从构思到制作完成往往需要一个团队花费大量的时间和金钱, 只有坚持不懈才能最终完成。2012年又是一个定格动画影片的丰收年, 由《鬼妈妈》团队制作的《通灵男孩诺曼》即将在8月上映;蒂姆波顿的新片《科学怪狗》在10月也即将面世。期待他们带给我们的新的视觉享受和技术亮点。

参考文献

[1]李莎.国外定格动画对我国定格动画发展的启示——从蒂姆.伯顿的僵尸新娘谈起[D].南京师范大学, 2010.

[2]丁玲.材料的运用对动画设计与制作的影响[J].贵州大学学报, 2009.

3D打印技术 第2篇

基本概念

3D打印机出现在上世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“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。这打印技术称为3D立体打印技术。

原理

3D打印是添加剂制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的。3D打印机相对于其他的添加剂制造技术而言，具有速度快，价格便宜，高易用性等优点。

3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为“打印机”是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。随着这项技术的不断进步，我们已经能够生产出与原型的外观、感觉和功能极为接近的3D模型。说的简单一点，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切“成无数叠加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。

应用领域

汽车制造业,医疗

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“3D打印”火了 闽企跃跃欲试

一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，“3D打印技术”受到资本追捧；福建已有企业涉足该领域

国外艺术家用3D打印机“打印”出了一个小型3D城市，里面的建筑物非常精致（资料图）

东南网-海峡都市报8月31日讯（记者 林可 周锡银 文/图）将一项产品设计转化为3D数据，录入3D打印机，添加合适的“墨水”后，就能直接打印出实物——近日，一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，不少涉及3D打印领域的企业股价连创新高。

3D打印技术为何受到热捧？3D打印机如何使用，主要应用于哪些领域？普通居民现在能买到3D打印机吗？福建制造企业有没有掌握这一技术？带着这些问题，本报记者多方调查，为您揭开“3D打印”的面纱。

市场动向

有望改变制造业“3D打印”成资本宠儿 美国两家3D打印机生产商8月股价大幅上扬，这股“3D打印热”烧到国内A股市场，涉及3D打印领域的企业股价连创新高。由于3D打印需运用到激光技术，我省一些生产激光晶体元器件的上市企业，股价业有不小涨幅。

“3D打印”为何成为资本宠儿？据业内人士介绍，3D打印受到热捧，是因为该技术有望改变制造业形态。

据介绍，“激光3D打印”，又叫选择性激光烧结（SLS），即快速成型技术，其原理是将一项产品设计转化为3D数据，然后将这些数据录入3D打印机，使用合适的添加剂进行逐层打印，然后叠加到一起，成为实物。由于3D技术可自动、快速、直接、准确地将产品设计直接转化为实物，因此将有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本。3D打印技术在美国已经产业化，在国内也已起步。

受益“3D打印热”一闽企股票大涨

受益这轮“3D打印热”，福建上市公司——福晶科技的股价也有不小涨幅。前日，该公司股价涨停。据了解，公司主营业务属于光电子产业，是全球领先的非线性光学晶体与激光晶体元器件制造商。由于3D打印需要运用到激光技术，因此该公司股价上涨。

昨日，记者从南京、深圳等地3D打印机制造商处了解到，购买3D打印机的福建买家现在还不多。许多经销商表示，他们对3D打印的前景保持乐观态度。他们认为，由于掌握“3D打印”后，制造企业可有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本，作为制造业大省，福建加工制造类企业也需要掌握3D打印技术。

输入数据就可打印出实物

昨日，记者电话采访了国内一家3D打印机制造商——南京紫金立德公司。该公司销售代表介绍，他们公司的3D打印技术是以色列的，目前国内自主掌握3D打印技术的企业较少，能批量生产全套设备的大厂家也只有几个。蔡先生说，3D打印机是按照所使用的添加剂划分的，有塑胶的，也有金属的，而他们公司制造的3D打印机，使用的是pvc膜。据介绍，紫金立德制造的3D打印机，可将按照电脑里的3D数据，将pvc膜进行切割、叠置，然后烧结成实物。打印出的产品坚固耐用，可以在上面打孔、抛光。

据介绍，除“打印”茶壶等不太复杂的生活用品外，3D打印机还能“打印”齿轮、螺丝钉、涡轮增压零件等工业用品。

蔡先生告诉记者，目前，3D打印机主要用于工业设计、制造等领域。传统的制造技术，需要专门“开模”，时间周期长，单价高，而3D打印机的特点是，只要你提供产品设计及数据，过两三个小时，就能拿到实物，省时省力。

3D打印用的是“固态墨水”

据了解，3D打印机与普通打印机，最大的区别是“墨水”，3D打印机的“墨水”，也就是添加剂，从液态转成固态，如塑胶、硅、金属粉等。

目前的3D打印机，分堆叠法打印与烧结法打印，原理基本都是多层分片打印，而堆叠、烧结只是成型

技术的区别。堆叠法只能成型塑胶、硅之类的添加剂，对固化反应速度有要求，而烧结可以用激光的高温对金属添加剂进行处理加工。

“我们的打印机，主要通过打印喷头，按照3D图片，进行堆叠。”昨日，浙江一家3D企业市场部有关负责人陈女士告诉记者，3D打印首先要有一个设计图片，然后将文件录入，准备好打印需要的添加剂，就能够开始直接打印了，3D打印机通过打印喷嘴开始从打印底盘一层层堆叠，过不了几分钟，就能打印出实物成品。

便宜的3D打印机只要三千多元

3D打印机哪里有售？记者发现，福州市面上还并没有3D打印机专卖店，但3D打印机在部分购物网站有售，价钱在几千到几万元不等，最便宜当数个人打印机，定价在3000多元。

据了解，国内的3D打印机，按照打印机的喷头数量定价，比如，单喷头的3D打印机，要近4000元，双喷头的打印机则要7000多元。单喷头与多喷头的区别主要在于，在打印中，双喷头可以打印两个颜色的实物，而单喷头只能打印一个颜色的实物。

深圳一家3D打印机厂商的负责人刘先生表示，他们的打印机出口较多。陈女士也表示，他们公司的产品主要都是销往美国、澳大利亚等国家，国内需求还不够旺盛，主要是因为国内对3D打印机的认知、普及还不够高。

许小曙

湖南华曙高科技有限责任公司 总经理

许小曙，1990年毕业于美国科罗拉多矿业大学，获得博士学位。

早在1996年，就曾因在CH-46直升机相关研究项目中“史无前例的杰出工作”，荣获了被誉为“应用科学的诺贝尔奖”的“美国科学技术创新奖（R&D 100）”。该奖项用于奖励每年在世界范围内评选100个最杰出的科技成就，是世界应用科学中的最高奖项。

自1997年以来，在美国DTM公司和3D Systems公司工作12年，先后担任先进制造主管，软件开发总监及高级顾问等职务，是SLS SinterStation 2500+, Vanguard, HiQ and Pro 系列设备实现产业化过程的原创者之一。2011年4月，许博士被国际分层制造行业权威协会AMUG-Additive Manufacturing Users Group授予终身成就奖（“Dinosaur Award” ——恐龙奖）。该奖项用以表彰在SLS和SLA领域做出长期卓越贡献以及具有领导力的人士，全世界仅十余人获此殊荣。他在业内被认为是目前世界上最了解该技术的人，有“SLS之父”之美誉。

许小曙博士2010年回到中国，成立湖南华曙高科技有限责任公司，研发和推广拥有中国自有知识产权的SLS设备，材料及相关服务。

王运赣

上海富奇凡机电科技有限公司 董事长、教授

王运赣，华中科技大学教授、博士生导师，上海富奇凡机电科技有限公司董事长，20世纪90年代初开始致力于快速成形技术的研发，主编出版了11本有关快速成形/3D打印技术的专著，拥有12项中国专利，所在公司已批量生产和销售具有自主知识产权的7种快速成形设备。

入门级开源3D打印机项目技术简介

更多内容前往：个人3D打印机小站

简介

三维立体打印的技术。三维立体打印机，也被称为快速成型打印机。它是利用普通打印机的原理，将打印机和计算机连接起来，把原料装入机身，通过计算机的控制，用激光注射器将原料一层一层累积起来，最后将计算机上的蓝图变成实物。

3D打印机在90年代中期就出现了。在过去十年里，它已经被设计师、工程师以及科学家用来制造一次性的机械产品以及模型。他们通过一层一层堆积的液体和粉末来生产物体。助听器生产部门利用3D打印机扫描患者的耳朵轮廓后复制出合适的助听器；汽车定制公司也在利用这套设备为汽车爱好者提供专门的汽车部件；消费电子产品厂商用它来完成对产品功能的设计，以避免在大规模生产后修改设计；医生用它来制造实习模型；博物馆用它复制真品，以避免参观者损毁真品。

但是，这套机器价格不菲，每套大约需要10万美元。最近几年，价格下降到约1.5万美元。如此昂贵的费用也只有大型公司才能负担。

本项目的目标是为了制造出价格在1000美元之内的桌面3D打印机，方便设计师，工程师，科技人员甚至是普通爱好者的使用。

市场前景

三维打印机不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。未来三维打印机的应用将会更加广泛。

3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。这项技术目前正迅猛发展,已越来越引起人们的广泛重视。

3D打印机在哪些领域使用有何用处3D打印技术作为一种高科技技术，综合应用了CAD/CAM技术、激光技术,光化学以及材料科学等绪多方面的技术和知识，让产品设计、建筑设计、工业设计、医疗用品设计等领域的设计者，第一时间方便轻松的获得全彩色实物模型，便于重新修定CAD设计模型,从而节省了为错误设计制造工艺装备的费用,并节省了研制时间。

随着技术的进步，现在3D打印机在电影动漫、气象、教育、外科医疗等领域都能发挥独特的作用。在教育领域，3D打印机能够将抽象概念带入现实世界，将学生的构思转变为他们可以捧在手中的真实立体彩色模型，令教学更为生动；在建筑领域，3D打印机能够为曲面异形建筑的重要精密构件快速制作精确模型，实现传统建筑模型制作无法达到的工艺水平；在工业生产领域，3D打印机可以为金属铸件直接打印模型、模型插件和图案；在地理空间领域，3D打印机可以轻松将GIS数据转化为三维地形及城市景观模型或沙盘；而在娱乐艺术领域，3D打印机还可根据电子游戏、三维动画以及其他创作产生的三维数据轻松制作自定义头像和雕像。

但如果要将3D打印机像电脑一样应用到我们普通消费者的生活中，还存在一些具体的问题：首先是购买成本问题，不同三维打印机的报价相差很大，但依旧徘徊在几万到几十万人民币，这个数字对家庭用户来说，不如去买套房子；其次是打印材料问题，3D打印机的成型材料多是采用化学聚合物，在这里，我们不仅仅是担心它的后期使用成本问题，而且如果要让它融入我们的家庭生活，那么这种材料是否安全将是一个很重要的参考因素。

不过我们还是期待，随着技术的不断进步，这些我们担心的问题都会迎刃而解，3D打印机会在未来像照相机、扫描仪一样进入千家万户，为我们的生活增添无穷乐趣。优势

我们拥有一套完整的实现低成本3D打印机的系统方案，该方案设计制造的3D打印机可以满足设计师，工程师，爱好者们的基本需要，并且在价格上大大低于昂贵的快速成型系统。能够实现每位设计师，爱好者或者是个人都能够拥有一台3D打印机的梦想。

技术规格

使用技术 FFF(熔融纤维制造)/热塑挤压

尺寸 500 mm(W)x 400 mm(D)x 360 mm(H)重量 7.0 kg 打印范围 200 mm(W)x 200 mm(D)x 140 mm(H)打印耗材原料 PLA,、HDPE、ABS等，使用3mm直径细丝 耗材价格 PLA:195元/kg，HDPE:97元/kg，ABS:150元/kg 打印速度 每小时构建实心物体为15.0 cm3(使用PLA测试, 其他材料都差不多)精度 喷嘴直径0.5毫米，最小打印2毫米的物体，定位精度0.1毫米，每层厚度0.3毫米

硬件部分 控制芯片

主板芯片 Arduino

上图所示的主板是整个系统的核心控制部件。其核心是一片Sanguino，它是一块Arduino兼容的主板由一块ATMEGA644P芯片驱动。

Arduino是源自意大利的一个开放源代码的硬件项目，该平台包括一片具备简单I/O功效的电路板以及一套程序开发环境。Arduino可以用来开发可独立运作、并具互动性的电子用品，或者也可以开发出与PC相连的周边装置，同时能在运作时与PC上的软件进行沟通。Arduino平台由两部分组成：硬件（包括微控制器、电路板等）和软件（编程接口和语言）。平台的两个部分都是开源的。如果需要，您可以下载 Arduino 的图表、购买需要的所有独立部件、切割电路板并从头开始制作一个电路板。

同样地，Arduino 旨在提供一个简单的界面和一个将所有功能集于一身的包，同时尝试提供其他优点： 低成本

可以从头开始构建便宜的 Arduino 板，并且预组装的组件十分便宜。Arduino Diecimila 花费大约 35 美元。跨平台软件

获得适用于 Microsoft Windows、Mac OS X 和 Linux 的 Arduino 软件。简单的语言

Arduino 开发人员尝试使语言可以被初学者轻松掌握，但是对于高级用户足够灵活。开放源码

Arduino 从上到下完全是开源的。如果需要构建或修改软件，您可以随意执行。此外，Arduino 的官方 Web 站点包含丰富的维基，其中的代码样例和示例都是免费共享的。

Arduino成本低功能强大的特点，满足了低成本3d打印机项目的需求，是理想选择。

该主板连接了所有的周边扩展，用来驱动整个3d打印机，其中包含了3个步进电机接口，还有四个RJ45接口用于连接挤压控制电路板，该电路板用于控制打印头，此外主板上还配备一个SD卡插槽及ATX电源接口。以下为该主板最新版本的电路原理图：

步进电机控制板

该电路板用于控制步进电机，通过两个极限开关来获得输入。基于Allegro A3982 步进电机驱动。此步进控制芯片价格和性能上都有相对的优势，满足3D打印机低成本和功能充足的特性。

以下为该电机驱动板最新版本的电路原理图：

打印头控制板

该电路板由PWM驱动板，DC电机驱动板，温度传感板，RS485接口和一块Arduino组合而成。该板用于控制在打印过程中的材料输出。以下为该打印头驱动板最新版本的电路原理图：

机械结构

整个设计结构包含了多种材料，以下为罗列的部件名称： 部件名称 备注

长棒 8mm直径，镀锌表面铁棒 轴承 皮带

挤压部件(打印头)螺丝、螺帽、五金、DIY扣件 轨道扣件 步进电机 NEMA 17 或 NEMA 14 PCB/集成电路

装配部件 3D打印制作，使用设计的3D数据

厚、薄钢板 4mm-6mm 厚，至少 42cm x 40cm 螺柱 轨道扣件

构造组件

使用3D设计软件将3D打印机上的各个部件进行设计，并使用快速成型技术来制作这些部件。部件罗列见下图：

由 3D打印服务 提供打印制作。

软件部分 控制系统固件 控制主板和打印头控制板为整个3D打印机系统的核心部分，两个控制芯片都采用开源Arduino硬件。可以通过Arduino平台方便的进行控制固件的编程和安装。

打印机软件

打印程序用于将设计好的STL格式文件转换成打印机可以读取的格式，并将该格式文件的数据信息传给打印机。打印机固件识别此格式3d数据信息，通过控制芯片来，进行打印输出。

我们使用一套通用的3D打印机程序与打印机固件进行交互通信，输入的文件格式现在仅支持STL，绝对多数的3D设计软件支持此格式的输出，因为设计师可以不需要使用额外的软件来输出需要制作的3D模型。

该打印机软件使用Java，可以用于Windows, Mac, Linux 多平台。

打印机软件界面截图：

原料耗材 材料选择

材料 单价 规格

PLA 195元/kg 3mm细丝 HDPE 97元/kg 3mm细丝 ABS 150元/kg 3mm细丝

打印案例

下图为3D数据与打印结果的展示图：

Magicfirm MBot 3D打印机

耗材决定能力边界—3D打印技术原理

3D打印技术在原理上并不复杂。与传统制造业在材料上做减法不同，它奉行的是加法守则。要打印一个东西，你首先要有一张3D立体图，配套的软件会把这张图上的物体进行一系列数字切片，并将切片信息传送到打印机，打印喷头立刻启动，根据切片信息，一层层极薄地堆叠出立体物件。

在这一核心“秘笈”指导下，不同打印机有不同的流派打法，而使用的“墨水”则是其中的关键。

在北京北五环外永丰科技园的北京计算中心，一台售价160万元人民币的Objet3D打印机，已经在这里服务一年有余。这台双缸洗衣机大小的银灰色打印机，使用光敏树脂耗材，这是一种遇紫外线照射会立刻变硬的特殊材料，另外一种支撑材料也必不可少。在电脑的三维数据图像的控制下，打印机的六个喷头以16微米的厚度，一层层喷出液态材料，物体的部分使用光敏树脂，其余部分则喷出填充材料，每喷一层，就进行一次紫外线照射，液态材料随即变硬。

打印完成后，最初从打印机肚子里拿出的是一个立方体，需要再给它洗个澡，冲去填充材料，打印的东西就“水落石出”了。

Stratasys公司使用的则是一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是将一根粗的塑料绳，在喷头内熔化液体，一层层沉积塑料纤维成型。还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质，最常用的是石膏粉，粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷头喷出的液态粘合剂进行固化，或者用“激光烧结”，熔铸成指定形状。耗材的扩展，决定了3D打印机的能力边界。

受到耗材的限制，3D打印最初的应用主要局限在样品制作。汽车零部件制造商或齿科医生在完成一个产品设计时，往往需要用一台3D打印机在几个小时内打印出其设计的产品，反复修改后再投入到规模化的生产线制造，这种样品制作方式相比传统的模型制作极大地节约了时间和材料成本。

随着可供打印使用的耗材的不断拓展，3D打印也逐渐具备了制作成品的可能。这是3D打印技术一个质的飞跃，这种变化在最近两年才逐步发生。2011年，钛合金和不锈钢材料的使用，使波音公司开始用这种技术直接打印飞机机翼，当然这种打印机的体型和价格都在另一个层级上。

目前，仅Objet一家公司已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。这些材料的价格便宜的几百块（人民币）一公斤，最贵的要4万元左右。

打印手枪、药物、建筑—盘点2012十大3D打印产品

3D打印颠覆了人们创造东西的能力，让人们将自己的想法转化成电脑上的虚拟模型，将产品制造这项专利从企业领域交还到个人手中。设计癖网站带我们一起回顾过去一年中曾报道过的3D打印产品： 1、3D打印手枪

2、Replicator 2台式3D打印机

3、Go!SCAN 3D白光3D扫描仪

4、按需打印药物3D分子打印机

5、LAYWOO-D

6、MIT廉价专业3D打印机

7、voxeljet连续3D打印机

8、可打印建筑物的“喷石”3D打印机 9、3D打印砖

3D打印技术信息 第3篇

国家主席习近平、总理李克强明确表示要加快3D打印等新技术产业的发展；国家工业和信息化部、发展改革委、财政部研究制定颁布《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》，无疑给3D打印产业发展注入了一支强心剂；同时，科技部等有关部门正在对国家重点研发计划增材制造立项，计划用三年的时间，投入约20亿元研发3D打印主流技术和主流装备，并对重点应用领域研发作出示范。

这说明，国家目前高度重视这一技术，已经把3D打印作为重要的战略性新兴产业，国家政策层面的推动与扶持给全国3D打印从业者带来更多的信心，3D打印已经处于国家重点扶持的战略位置。在这种大环境下，2015年中国各类教育科研机构对3D打印的极大热情，很多高校启动了“刚性需求”。

3D打印金属粉末：即指尺寸小于1mm 的金属颗粒群。包括单一金属粉末、合金粉末以及具有金属性质的某些难熔化合物粉末。目前，3D 打印金属粉末材料包括钴铬合金、不锈钢、工业钢、青铜合金、钛合金和镍铝合金等。但是3D 打印金属粉末除需具备良好的可塑性外，还必须满足粉末粒径细小、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求。

在3D打印技术中金属材料的3D打印制造技术是难度最大的，由于金属的熔点较高、金属液体固液相变、表面扩散以及热传导等多种物理过程中复杂的变量，还要考虑生成的晶体组织是否良好，整个试件是否均匀、内部杂质和孔隙的大小等等因素，为此，一般需要激光技术加以配合，激光的功率和能量分布、激光聚焦点的移动速度和路径、加料速度、保护气压、外部温度等等。一般而言，激光快速成型需要用高功率的激光照射试件表面，融化金属粉末，形成液态的熔池，然后移动激光束，熔化前方的粉末而让后方的金属液冷却凝固。周边需要有送粉装置、惰性气体保护、喷头控制等来配套。

金属粉末

作为新一代“工业革命”中备受瞩目的3D打印技术，材料成为决定其能否 “有所作为”的重要指标。我国的基础材料产业多年来虽受到国家的不少关注，但一直处于被世界发达制造业国家压迫和垄断的窘境，而当前的3D打印材料产业更是如此。目前，可用于3D打印的材料包括聚合物、金属、陶瓷制品和其它，而使用最广泛的是聚合物—丙烯腈，虽然3D材料开始向金属方向转移，但聚合物还会在一段时间内成为市场主导材料。金属材料更多地应用于牙医行业，主要有钛、铝、铬、钴等，按收入计算，市场占有率在30%以下。航空将成为驱动金属材料使用增长的主要领域，例如：通用公司使用金属材料生产8.5个飞跃式喷气发动机万的燃油喷嘴。借助3D打印，可使生产和成本更有效。尽管使用新方法和新材料生产3D产品的成本还较高，但随着用于3D打印的材料种类越来越多，3D打印的手段更灵活性，总成本还会下降。

金属增材制造的质量跟金属粉末的特性十分相关，包括粉末的粒度、球形度、流动性、包装密度等。金属球形粉末的粒径和纯净度等难题上难于突破，粉末材料（高分子、金属、陶瓷、砂子等）是常用于激光3D打印的材料。

相比传统的减材制造，3D打印则是增材制造技术，具有制造成本低、生产周期短等明显优势，被誉为第三次工业革命最具标志性的生产技术。它将多维制造变成简单的由下而上的二维叠加，大大降低了设计与制造的复杂度，尤其适合动力设备、航空航天、汽车等高端品上的关键零部件的制造。

3D打印技术的发展，给工业生产带来的新的生机。它节能、环保，在许多国家已进入战略发展规划中。近几年，国内3D打印也受到更多关注，从设备到材料再到平台服务，行业态势向多样化发展，国家也正式将其列入政策规划，推进国内3D打印行业的发展进程。近年来，3D打印产业和市场呈现爆发式增长，根据权威机构报告，2014年3D打印覆盖了全球41亿美元市场，全球3D打印产品和服务市场增长35.2%，大到航空航天、军工、汽车、生物工程、医疗，小到服装、家居生活、食品，都可以见到3D打印的身影。而我国投入20亿研发3D打印也是大势所趋，对推动这一行业高速发展将起到重要作用。国内外知名金属粉末生产商

山特维克Osprey的金属粉末在全球市场占有率最高，Osprey开发了一系列适用于所有增材制造的气雾化金属粉末，包括：选择性激光烧结、熔渗、选择性激光熔融、电子束熔炼、直接金属沉积、激光工程化净成形。山特维克Osprey现在供应的市场领域包括用于航空航天工业的镍基超合金，用于医疗行业的钴合金、不锈钢，用于快速模具的马氏体实效钢、工具钢。山特维克Osprey气雾化粉末产品包括不锈钢、工具钢、低合金钢、铜和青铜合金、齿科合金和医疗合金、超合金等预合金粉末。另外，Osprey只是山特维克集团的一个业务分支，山特维克集团投入巨资在位于瑞典山特维肯的3D打印技术研发中心上，正在招聘研究和开发3D打印技术金属材料的核心员工。美国卡彭特技术公司成立于1889年，专业致力于特种合金的开发、制造和销售，至今已有120余年历史。卡彭特技术公司生产包括镍基、钴基、钛、铬、铁等合金。在增材制造领域，主要提供不锈钢、钛合金以及工具钢金属粉末。

吉凯恩是一家工程技术型跨国集团——吉凯恩的技术和工程设计是全球各主要汽车、飞机和工作车辆等生产商产品的核心。吉凯恩下设四个事业部门，分别为：吉凯恩传动系统、吉凯恩粉末冶金、吉凯恩航宇和吉凯恩陆地系统；主要服务于汽车、航空航天和陆地系统市场。吉凯恩旗下的Hoeganaes有限公司生产的金属粉末制品在北美地区所占的市场份额超过了50%、Hoeganaes有限公司的产品在欧洲金属粉末制品市场的销售也呈快速增长。Hoeganaes主要为增材制造行业提供钛合金金属粉末AncorTi™。其标准满足ASTM要求。而吉凯恩粉末冶金事业部则已经与霸州市宏升实业有限公司（位于中国河北省霸州市）协议成立合资公司。新的合资公司将生产国际级的铁粉。

AP&C生产金属粉末，粒径分布小，包括钛及其他活性金属以及镍基高温合金和铌等高熔点合金，专为增材制造以及其他粉末冶金技术（MIM，涂层，热等静压）定制。粉末纯度高（无杂质，低氧化条件下熔化），球形度高，伴生颗粒非常少。具有出色的流动性和表观密度、振实密度。主要服务对象为生物医疗和航空航天工业，产品畅销20余个国家。

LPW公司已开发出了全系列专门针对SLM、LMD和EBM工艺进行优化设计的粉末。他们还可以根据要求提供定制的合金材料。包括Al、Co、Fe、Ni、Ti合金等金属粉末。LWP为汽车、航空航天和医疗行业提供3D打印的金属粉末，粉末质量是产品的基础。所以LPW为其金属粉末提供全生命周期的服务：金属粉末、粉末分析、合金的开发、粉末管理。

H.C.Starck是德国拜耳集团的全资子公司，主要生产难熔金属的粉末及制品，包括Ta、Nb、Mo、W 等，服务于电子、机械、充电电池等行业。H.C.Starck 生产用于P/M 的雾化合金及纯金属粉末超过800种，还生产烧结添加剂，如氮化物、碳化物及硫化物等。另外H.C.Starck还与瑞典的Metasphere Technology合作，由Metasphere生产一种新型球形金属粉末，H.C.Starck负责销售。

瑞典赫格纳斯产品运用的领域包括: 粉末冶金零件，为每种零件和工艺提供最适合的粉末，其最著名的是铁基金属粉末。赫格纳斯铁粉在化学、冶金领域的应用非常广泛。比如塑料的生产、作为其他金属生产的强化剂等，也用于化工产品的循环利用以及农业和制药等行业。赫格纳斯高品质镍基、钴基和铁基表面热喷涂粉末，能改进高耐磨零件的性能并延长其使用寿命。

印度普莱克斯通过其气雾化钛金属粉末生产线上，为全世界的客户提供优质的3D打印用钛金属粉末材料。2015年第三季度开始，普莱克斯就将开始全规模生产航空级的优质球形钛金属粉末。这些钛金属粉末将被用于制造如航天支架和生物医用植入物等3D打印产品。

NanoSteel携手Connecticut先进技术中心手在其纳米工程合金钢粉末材料基础上进行优化和创新。NanoSteel专有的金属合金材料可支持实现以经济的成本通过粘接剂喷射3D打印技术生产出高质量零部件，将助于加速诸如耐磨零件、轴承、刀具等从减材制造到增材制造的转换。

另外还有美国的阿美特克AMETEK提供不锈钢、Ni基合金，Co基合金，不锈钢粉末，工具钢金属粉末；美国的Argen Corporation主要为牙科提供Au，Pt，Pg，Ag，Cu合金金属粉末；意大利的Legor Group提供金、银金属粉末，以及Co基，Ni基合金金属粉末；日本的大阪钛Osaka Titamium提供钛合金金属粉末；美国的Pyrogenesis主要为国防部门提供Ti，Niobium，Nitinol，Al基合金；英国的Cooken Gold为首饰行业提供金等贵金属粉末。除此之外，增材制造设备厂商例如Concept Laser，EOS，SLM Solutions，Renishaw，Exone等均提供金属粉末。

飞而康科技：国际3D打印快速成型领军者

飞而康科技是一个科技创新型企业，主要致力于利用增材制造技术（即3D打印技术）生产航空航天、医疗器械、海洋船舶、化工等行业用高品质零部件，同时接受私人订制。飞而康航空级粉末生产部采用全程无接触、无污染的电极感应熔化气体雾化法制取高纯净、高球形度的钛合金粉末。

粒径分布包括： 0-53 µm、45-105 µm、50-100、50-150、50-200、50-350 µm、0-350 µm;氧含量ELI(<1300ppm)，1300 ppm，1500 ppm，1600ppm；球形度高，流动性好；无夹杂；客户定制的其它粒径和氧含量。

工艺保证：保证产品化学成分满足航空航天和生物医学标准规范；保证高纯度(H<0.005%，N<0.01%，C<0.01% wt)；保证一致性；保证可重复性；保证从原材料到成品每一生产步骤的可追溯性；提供粒度分析报告、化学成分分析报告及客户要求的其他检测报告。飞而康科技董事长：澳大利亚技术科学与工程院院士吴鑫华，吴鑫华院士认为金属3D打印其实是近五年的事情，这跟激光有关系，高功率的激光能熔化金属，能够精确地在一个金属的粉末床上划出一条线来，就是纤维激光，高功率的纤维激光也就是近五年才发展起来，所以金属3D打印也就是近五年的发展，而从专业来讲就是怎么传播的工艺或者选取文化的工艺。她还强调，从金属的3D打印构建来讲，目前3D打印面临两类比较大的挑战，一类是航空航天，还有一个是医疗类。吴鑫华表示，在航天领域来讲，就是如何使所有打印出来的构件达到国际航空标准，达到适航的要求，而当下中国真正的要上民用飞机和上民用发动机的模型打印技术并未达到世界标准；而在医疗领域来讲，吴院士则指出除了连体婴儿，现在很多的疾病，包括一些肿瘤的治疗、心脏病的治疗，很多假体的人工的替换这种手术方案已经成功运用3D打印开展，但目前做的这些模型还是不能放在体内，因为其材料还没有很好的生物相溶性。即3D打印人体体内器官还有一定距离，但关节、人工的骨骼、外耳等模型可以放在体内，替代一个缺损的受损的器官。

华曙高科是专注于工业级3D打印领域的研发与制造，公司从事选择性激光烧结3D打印 Selective Laser Sintering（SLS）设备制造、材料生产和加工服务三项主营业务，服务于汽车、航空航天、机械制造、医疗器械、房地产、动漫等行业。

华曙高科于2011年成功研制出中国首台高端选择性激光烧结尼龙设备，成为世界上第三家LS设备制造商；同时，华曙高科成功研制出选择性激光烧结尼龙材料，成为世界上第二家该类材料制造商；即制造设备，又生产材料，还从事终端产品加工服务，独立构成选择性激光烧结技术（SLS）完整产业链的企业，华曙高科是全球唯一一家。2015年4月，高分子复杂结构增材制造国家工程实验室落户华曙高科，成为增材制造领域全国首家由企业承建的国家级工程实验室。

华曙高科董事长：许小曙博士（美籍华人科学家）是国际增量制造领域的知名专家，在美国和全球有超过15年的3D打印从业经验，曾担任数家美国增量制造龙头公司的技术总监，掌握了增量制造领域最先进的技术与理念，并作为该领域的领军人物不断推动着增量制造技术的创新与发展。

许小曙博士为湖南省第一批“百人计划”专家，长沙市313人才计划专家，长沙国家高新区35人才计划专家。曾任美国3D Systems、Solid Concepts公司等增材制造龙头企业技术总监，美国Trilogy公司软件开发总工程师、美国焊接研究所技术总监，美国焊接协会A9资深委员，Welding Journal杂志编委。从事智能制造技术研究工作二十余年，开发了多项具有革新意义的智能制造系统，如世界上第一个基于个人计算机的专家系统Weld Selector、被美国金属手册（ASM）指定为标准的自动机器人焊接系统Weld Excell等。在3D打印领域做出了杰出贡献，带领3D Systems公司突破了选择性激光烧结的技术瓶颈，相继开发出四代选择性激光烧结设备，为该公司成为世界上最大的激光增材制造服务商做出了重要贡献。

2011年被国际分层制造行业权威协会AMUG-Additive Manufacturing Users Group授予终身成就奖（“恐龙奖”）。该奖项用以表彰在SLS和SLA领域做出长期卓越贡献以及具有领导力的人士，全世界仅十余人获此殊荣。2012年，美国AMUG协会公布了其新一届理事会成员，许小曙博士成为该届理事会唯一亚太地区理事（Liaison），全面负责该协会的亚洲事务。

许小曙博士于2009年回国创立华曙高科，带领华曙高科团队开发出一系列具有自主知识产权的高分子与金属3D打印装备与材料，使华曙成为全球唯一一家独立构成3D打印设备、材料、加工服务全产业链的企业。担任3D打印领域全国首个落户企业的国家工程实验室——高分子复杂结构增材制造国家工程实验室主任，集聚整合创新与产业化优质资源，开展3D打印领域战略前沿与重点关键技术攻关、工程试验、标准构建与成果转化，打造国际领先的3D打印人才团队与公共服务平台。

上海佳梦亭商贸有限公司：从国外引进优质金属粉末，供应3D打印等专业市场。采用电极感应熔炼技术，对金属材料进行原子雾化，制造出纯度极高，粒度极其规则的金属粉末。

特征：种类齐全。从铝到锆，大部分常用金属及合金粉末均可制造；圆度高，流动性好；组装密度高；含氧量低；粒度分布控制灵活；可依据客人需要，按照不同厂家的设备量身定制粒度大小和分布范围。

成都惠腾新材料有限公司：成立于2014年11月，企业规模逐渐扩大，现有职工50余人，公司占地面积1千平，我公司现金属粉末及金属合金粉末材料广泛地应用于航空、石油、机械、化工、煤矿、交通、电力、冶金等工业部门；近年来，随着科学技术的发展，3D打印工艺以及激光修复等工艺日益兴起，对金属粉末及金属合金粉末的要求更高，应用领域更加广泛。

公司有从事金属粉末材料及应用多年的经验和工程技术人员，有成熟的工艺和先进的雾化设施，生产的粉末氧含量低，使用性能好等特点。公司根据市场需要，针对不同用途的金属粉末及金属合金粉末材料，采用不同的生产工艺条件，加上对产品质量的追求，满足市场需要，生产严格按照国际标准、国家标准执行，主要生产镍基、铁基、钴基、铜基、铬基、锡基等系列产品，主要用于3D打印、激光熔覆、热喷涂（焊）、冷喷涂、粉末冶金压制。

产品生产采用世界先进的真空感应洁净熔炼系统和惰性气体雾化技术制备3D打印用球形金属粉末，突破洁净冶炼与气体雾化、粉末粒度控制、粉末形态控制、粉末气体含量控制、粉末夹杂含量控制等一系列核心关键技术，开发成套制粉装备与工艺技术，研制出满足先进制造工艺需求的高品级球形金属粉末，粉末制备处理技术及产品质量达到了世界先进水平。可用于3D打印激光/电子束增材制造（SLM/EBM）、激光熔铸/激光直接沉积（DLD）、粉末热等静压成型。