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3D打印技术简史及应用领域
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发布时间:2021-10-08 02-08
1986年,Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。
1993年,麻省理工学院获3D印刷技术专利。
1995年,美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。
2005年,市场上首个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。
2010年11月,世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。
2011年6月6日,发布了全球第一款3D打印的比基尼。
2011年7月,英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。
2011年8月,南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。
2012年11月,苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。
应用领域
汽车制造业,医疗模具加工等......
3D 打印的应用范围之广超乎人们的想象,理论上说,几乎只要存在的东西都可以通过3D 打印机复制出来。随着技术的不断成熟,3D 打印技术有望在以下几个行业中得到广泛使用:
1、传统制造业:3D 打印无论是在成本、速度和精确度上都远胜于传统制造技术。3D打印技术本身非常适合大规模生产。汽车行业在进行安全性测试等工作时,可以将一些非关键部件用3D 打印的产品替代,在追求效率的同时降低成本。
2、医疗行业:在外科手术中,3D 打印技术可为需要器官移植的患者“量身打造”所需器官,无需担心排异反应。而打印一个人体心脏瓣膜,只需要价值10 美元的高分子材料。
3、文物保护:博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害,同时复制品也能将艺术或文物的影响更多更远的人。
4、建筑设计行业:在建筑行业里,工程师和设计师们已经逐渐开始使用3D 打印机打印的建筑模型,这种方法快速、成本低、环保,同时制作精美,完全合乎设计者的要求,同时又能节省大量材料。
5、配件饰品行业:3D 打印技术很好地满足了配件饰品消费者个性化多样化的需求。国内外已经有一些公司开始为消费者提供个性化3D 打印服务。[1]
扫描技术
什么是3D扫描仪?
三维扫描仪(3D scanner) 是一种科学仪器,用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状(几何构造)与外观资料(如颜色、表面反照率等性质)。搜集到的资料常被用来进行三维重建计算,在虚拟世界中建立实际物体的数位模型。这些模型具有相当广泛的用途,举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学资讯、生物资讯、刑事鉴定、数位文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。
三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术,各种不同的重建技术都有其优缺点,成本与售价也有高低之分。但是,并无一体通用之重建技术,仪器与方法往往受限于物体的表面特性。例如光学技术不易处理闪亮(高反照率)、镜面或半透明的表面,而雷射技术不适用于脆弱或易变质的表面。
三维扫描仪的功能
三维扫描仪的用途是建立物体几何表面的点云(point cloud),这些点可用来插补成物体的表面形状,越密集的点云可以建立更精确的模型(这个过程称做三维重建)。若扫描仪能够取得表面颜色,则可进一步在重建的表面上贴上材质贴图,亦即所谓的材质印射(texture mapping)。
三维扫描仪可类比为照相机,它们的视线范围都呈现圆锥状,资讯的搜集皆限定在一定的范围内。两者不同之处在于相机所抓取的是颜色资讯,而三维扫描仪测量的是距离。由于测得的结果含有深度资讯,因此常以深度影像(depth image)或距离影像(ranged image)称之。
由于三维扫描仪的扫描范围有限,因此常需要变换扫描器与物体的相对位置或将物体放置于电动转盘(turnable table)上,经过多次的扫描以拼凑物体的完整模型。将多个片面模型整合的技术称做影像注册(image registration)或对齐(alignment),其中涉及多种三维比对(3D-matching)方法。
3D扫描仪的分类
三维扫描仪分类为接触式(contact)与非接触式(non-contact)两种,后者又可分为主动扫描(active)与被动扫描(passive),这些分类下又细分出众多不同的技术方法。使用可见光影像达成重建的方法,又称做基于机器视觉(vision-based)的方式,是今日机器视觉研究主流之一。
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参考文献:
http://gzdaily.dayoo.com/html/2013-07/13/content_2317293.htm
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