3D打印技術(shù)在加固計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

鄭威++劉艷彬

摘 要：3D打印技術(shù)已經(jīng)隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善，成為現(xiàn)代添加劑制造行業(yè)的佼佼者，所以在各個(gè)行業(yè)中都有所涉足。本文對(duì)3D打印技術(shù)的原理以及具體技術(shù)進(jìn)行分析，然后根據(jù)我國(guó)3D打印技術(shù)在加固計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用情況，對(duì)具體應(yīng)用方面進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；加固計(jì)算機(jī)；應(yīng)用分析

1. 3D打印技術(shù)以及原理分析

1.1 3D打印技術(shù)原理分析

3D打印技術(shù)的新技術(shù)是添加劑制造技術(shù)，通過(guò)在物理層的連續(xù)性的添加劑制造技術(shù)的三維對(duì)象的創(chuàng)建，主要設(shè)備是3D打印機(jī)，與其它類型的添加劑制造技術(shù)相比，3D打印技術(shù)已經(jīng)取得了高速度、低成本、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，可以打印出真實(shí)物體[1]。

由于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速成型技術(shù)占有比較大的市場(chǎng)主導(dǎo)地位，因此在實(shí)際生產(chǎn)中3D打印技術(shù)已經(jīng)在應(yīng)用，珠寶，鞋類，服裝，建筑的巨大優(yōu)勢(shì)，航空航天和醫(yī)療應(yīng)用逐年增加，從原來(lái)的墨水和紙張逐漸當(dāng)然印刷材料，以改變膠粉、粉和膠水都是經(jīng)過(guò)特殊處理后可投入實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，這些材料也可以回收利用，在一定程度上有著對(duì)環(huán)境友好性。

由于印刷3D打印技術(shù)的進(jìn)步是比較高的，所以生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量或模型一般都是非常高的，除了創(chuàng)造一些獨(dú)特的形狀，而且還可以進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品的移動(dòng)部件，但是，雖然3D打印機(jī)的價(jià)格在下降，許多廠家和設(shè)計(jì)院，大學(xué)已經(jīng)開(kāi)始準(zhǔn)備或裝備，但價(jià)格仍然很高。3D Systems推出的新款I(lǐng)nVision LD入門級(jí)桌面型產(chǎn)品價(jià)格為1.59萬(wàn)美元，而Z Corporation出品的中端型號(hào)Z510要價(jià)10萬(wàn)美元。好在3D打印機(jī)的耗材成本并不夸張，例如打印手機(jī)模型，大概花費(fèi)20美元材料費(fèi)，比起其它成型技術(shù)成本要低得多[2]。

1.2 3D打印具體技術(shù)分析

（1）光固化成型法

這種辦法是利用特殊的波長(zhǎng)以及一定強(qiáng)度的激光共同聚集到光固化材料的表面上，并且使之由點(diǎn)到面，由線到面分別進(jìn)行凝固，在完成了一個(gè)層面的繪圖作業(yè)，然后利用升降臺(tái)在垂直方向向另一個(gè)層面高度進(jìn)行轉(zhuǎn)移，再對(duì)另一個(gè)層面進(jìn)行固化，這樣經(jīng)過(guò)層層固化之后就可以進(jìn)行疊加成為一個(gè)三維實(shí)際物體。這種技術(shù)使最為實(shí)用的快速成型方法，采用的材料一般都是也液態(tài)的光敏樹(shù)脂原料。主要的制作過(guò)程是利用CAD技術(shù)設(shè)計(jì)出一個(gè)三維實(shí)體模板，然后利用離散程序?qū)δＰ瓦M(jìn)行細(xì)致切割處理，并且對(duì)掃描方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用產(chǎn)生的精確數(shù)據(jù)對(duì)激光進(jìn)行控制，并且操作激光掃描儀器以及升降臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。

（2）選擇性激光燒結(jié)技術(shù)

這種辦法使利用激光對(duì)固體進(jìn)行選擇性的分層燒結(jié)，并且使燒結(jié)之后的固體進(jìn)行疊加，產(chǎn)生所需要的零件模板，整個(gè)工藝主要包括利用CAD技術(shù)進(jìn)行模型建立、對(duì)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、鋪設(shè)粉末、燒結(jié)以及善后處理。

這種辦法所使用的設(shè)備主要是由粉末缸以及成型缸組成，工作的時(shí)候，粉磨缸的活塞（送粉活塞）上升，然后鋪粉輥將形成的粉末送至成型缸中，然后由成型缸中的活塞進(jìn)行工作，在成型缸中均勻的鋪上一層粉末，完成這一層鋪粉之后，工作活塞就會(huì)下降到下一個(gè)層厚，鋪粉系統(tǒng)中就會(huì)鋪上新粉，最后，將未燒結(jié)的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。對(duì)于金屬粉末激光燒結(jié)，在燒結(jié)之前，整個(gè)工作臺(tái)被加熱至一定溫度，可減少成型中的熱變形，并利于層與層之間的結(jié)合。

（3）熔積成型法

這種辦法主要是使用絲狀材料，比如石蠟、金屬、塑料、低熔點(diǎn)合金材料等，然后利用電極加熱的方式將材料進(jìn)行加熱，加熱到了材料熔點(diǎn)之后，在相關(guān)程序的控制之下，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，裝置噴頭將會(huì)做平面運(yùn)動(dòng)，將融合的材料進(jìn)行均勻覆蓋，冷卻之后就會(huì)習(xí)慣成一層界面，然后噴頭移至高一層繼續(xù)進(jìn)行材料覆蓋，這樣逐漸就會(huì)形成一個(gè)三維工件。這種技術(shù)污染小，材料可以回收，用于中、小型工件的成形。成形材料：固體絲狀工程塑料；制件性能相當(dāng)于工程塑料或蠟?zāi)＃恢饕糜谒芰霞㈣T造用蠟?zāi)！蛹蚰Ｐ汀?/p>

2. 3D打印技術(shù)在加固計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用分析

2.1 在控制計(jì)算模塊的應(yīng)用分析

加固計(jì)算機(jī)控制計(jì)算模塊主要是采用標(biāo)準(zhǔn)的6U模塊，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)加固計(jì)算機(jī)中的雙向CPU進(jìn)行SMP組織進(jìn)行構(gòu)造。北橋芯片為IntelE7520，南橋芯片為630OESB，板載2GB雙通道DDRll—400內(nèi)存，提供ECC校驗(yàn)，板載2塊SATA硬盤，雙千兆以太網(wǎng)絡(luò)支持PICMG3.1規(guī)范。利用3D打印技術(shù)可以對(duì)控制計(jì)算模塊進(jìn)行模板制造，先在3D打印機(jī)中投入控制計(jì)算模塊所需要的材料，然后利用CAD技術(shù)進(jìn)行材料疊加，最后利用相關(guān)技術(shù)對(duì)控制計(jì)算模塊進(jìn)行構(gòu)造。采用3D打印技術(shù)來(lái)控制計(jì)算模塊的制造可以降低生產(chǎn)成本，提高制造效率，在環(huán)境保護(hù)的概念的影響下，這一技術(shù)被普遍應(yīng)用[3]。

2.2 在溫度控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析

加固計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)主要是由溫度控制板以及電加熱板構(gòu)成的，將220V的交流電壓輸入到AC/DC電源板塊，通過(guò)溫度控制電路提供的+5V電壓，對(duì)加固計(jì)算機(jī)機(jī)箱內(nèi)部溫度進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，當(dāng)達(dá)到了一定數(shù)值的時(shí)候，就會(huì)利用單片機(jī)通過(guò)交流固體繼電器對(duì)加熱板進(jìn)行接通，給機(jī)箱內(nèi)部溫度進(jìn)行環(huán)境加熱。利用3D技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)加固計(jì)算機(jī)機(jī)箱內(nèi)部環(huán)境溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，并且通過(guò)3D打印機(jī)對(duì)溫度控制板和電加熱板進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，選用的材料是一種非金屬的超薄電加熱材料，利用新型工藝進(jìn)行合成，然后放入3D打印機(jī)內(nèi)部進(jìn)行溶化，利用3D打印技術(shù)對(duì)溶化后的材料進(jìn)行鋪粉，形成一個(gè)三維實(shí)體，這樣制作出來(lái)的控制板塊能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，體積較小，不會(huì)占據(jù)很大的位置，安裝比較方便，維修比較簡(jiǎn)便。

2.3 在防水密封模塊的應(yīng)用分析

由于加固計(jì)算機(jī)因?yàn)楸卉姺剿褂茫詫?duì)其自身模塊的密封要求很高，主要的防水密封問(wèn)題主要是為了防止雨水防止壓力在這兩個(gè)方面的泄漏，關(guān)鍵是要采取全密封，通常采用機(jī)箱密封。但是因?yàn)樵诩庸逃?jì)算機(jī)進(jìn)行防水密封操作的時(shí)候，顯示器、鍵盤和連接器板的制作過(guò)程和材質(zhì)上經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題。而3D打印技術(shù)的誕生，為防水密封材料所出現(xiàn)的問(wèn)題提出了完美的解決方式。利用3D打印技術(shù)可以很好的解決插件出現(xiàn)裂口的這個(gè)問(wèn)題，3D打印技術(shù)進(jìn)行插件制作的時(shí)候，會(huì)細(xì)化到插件的內(nèi)部構(gòu)造中，在插件完成之后，還會(huì)利用CAD技術(shù)進(jìn)行插件檢測(cè)，假若插件質(zhì)量不合格就會(huì)進(jìn)行重構(gòu)，所以加固計(jì)算在防水密封模塊利用3D技術(shù)使非常有必要的。

結(jié)論

近年來(lái)，隨著3D打印技術(shù)的不斷完善，應(yīng)用范圍的過(guò)渡到加固計(jì)算機(jī)的加強(qiáng)，已成為應(yīng)用的一個(gè)趨勢(shì)。加固計(jì)算機(jī)本身是一個(gè)比較復(fù)雜的項(xiàng)目，但使用3D打印技術(shù)，各個(gè)方面的設(shè)計(jì)工作正逐漸變得更加方便。我相信，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷提高，加固計(jì)算機(jī)應(yīng)用使得中國(guó)的3D打印技術(shù)將有更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王月圓，楊萍. 3D打印技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J]. 印刷雜志，2013，04：10-12.

[2]何永軍.3D打印技術(shù)改變世界格局的源動(dòng)力[J]. 新材料產(chǎn)業(yè)，2013，08：2-8.

[3]張龍. 3D打印過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真研究[D].蘭州理工大學(xué)，2014.

作者簡(jiǎn)介：鄭威，男，1995，漢，福建閩清，本科，主要研究方向：工業(yè)工程。