三維打印技術(shù)論文(2)
三維打印技術(shù)論文
三維打印技術(shù)論文篇二
三維打印技術(shù)在彎曲木家具成型中的應(yīng)用
摘 要：三維打印技術(shù)作為新興的一種極具活力的生產(chǎn)技術(shù)，目前在家具生產(chǎn)中的應(yīng)用多還處于家具開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)。在新的生活理念和傳統(tǒng)審美情趣相碰撞交融的家具市場(chǎng)環(huán)境下，彎曲木家具已經(jīng)形成了一種新風(fēng)尚。但是現(xiàn)在彎曲木家具生產(chǎn)工藝復(fù)雜，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)要求非常高，這無(wú)疑阻礙了彎曲木家具形式的多樣化及發(fā)展，而三維打印技術(shù)的出現(xiàn)正可以解決這一問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：三維打印;彎曲木家具;快速成型
1.三維打印技術(shù)概述
1.1三維打印技術(shù)成型原理
二維平面打印技術(shù)是我們常見(jiàn)的，不知道大家平時(shí)有沒(méi)有注意過(guò)，二維平面彩印的時(shí)候顏色是一層一層鋪上去的。而三維打印技術(shù)的成型原理往往解釋出來(lái)還是有很多人不明所以。其實(shí)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，三維打印技術(shù)的成型原理和二維平面彩印原理是一樣的，只不過(guò)二維平面彩印一層一層鋪上去的是不同的彩墨，而三維打印技術(shù)，一層一層鋪上去的是各種模型或產(chǎn)品需要的不同材料，因而也具有了相應(yīng)的高度。不同的是，三維打印技術(shù)比二維平面打印多了一個(gè)步驟，就是固化。對(duì)應(yīng)不同種類(lèi)的成型材料，三維打印機(jī)在打印的時(shí)候會(huì)對(duì)原材料粉末進(jìn)行膠合，成型以后進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的固化處理。
1.2三維打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
三維打印技術(shù)作為生產(chǎn)技術(shù)的一支新興力量，已經(jīng)開(kāi)始普及于社會(huì)生產(chǎn)中的許多領(lǐng)域，并取得了不可替代的作用。其在建筑、工業(yè)產(chǎn)品、工藝品、服飾、食品、醫(yī)療行業(yè)等社會(huì)生產(chǎn)行業(yè)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)嶄露頭角。彎曲木家具可以歸類(lèi)于工業(yè)產(chǎn)品的一種，目前也有一些國(guó)內(nèi)外企業(yè)將三維打印技術(shù)運(yùn)用于家具等比例模型的制作。相較于原來(lái)家具生產(chǎn)的前期評(píng)估模型制作，更加高效，不僅大大縮短了家具設(shè)計(jì)研發(fā)生產(chǎn)的周期，更在初期的模型試做中節(jié)約了大量的材料，更加環(huán)保。但這種個(gè)性化的生產(chǎn)方式目前還多停留在模型的制作中，相對(duì)于傳統(tǒng)的實(shí)木家具，其用武之地可能有限，而就現(xiàn)在市場(chǎng)上自成潮流的彎曲木家具的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)，三維打印技術(shù)則有著其他制作工藝不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
2.彎曲木家具概述
2.1彎曲木家具的發(fā)展歷程
彎曲木家具至今大概可以分為兩個(gè)時(shí)期。第一個(gè)是實(shí)木彎曲木家具時(shí)期，這個(gè)時(shí)期的制作工藝也可分為兩種。開(kāi)始人們對(duì)彎曲木家具的向往，多采用大木料中鋸割出彎曲的形狀，再進(jìn)行拼接而成，這種制作工藝對(duì)手工藝要求非常高，并且浪費(fèi)實(shí)木材料十分嚴(yán)重。后來(lái)，人們通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，開(kāi)始通過(guò)對(duì)實(shí)木高溫蒸煮或者化學(xué)藥品浸泡使其變軟，在模具中干燥成型，這種制作工藝也是比較復(fù)雜，并且對(duì)木料的選擇要求非常嚴(yán)格。第二個(gè)是膠合彎曲木時(shí)期，多層膠合彎曲木家具是這個(gè)時(shí)期比較流行的彎曲木成型工藝。這種工藝方法是將原料加工成薄木后，涂膠高溫高壓成型。相對(duì)于原來(lái)的制作工藝，這個(gè)方法更加靈活多樣，也更加的高效了。除此之外，還在還存有刨花模壓成型和中密度纖維板模壓成型，這些大都依賴(lài)于統(tǒng)一模具模壓成型。
2.2彎曲木家具的優(yōu)勢(shì)
相對(duì)于傳統(tǒng)的直線為主的家具，彎曲木家具可以根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理彎曲成符合人體曲線的家具，給身體更多面積的支撐，增加舒適度;彎曲木家具的強(qiáng)度是實(shí)木家具的1.6倍以上，部件承受力加大了3-4倍，使用壽命可達(dá)50年以上;相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)木家具，其用料更省，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單輕便。
彎曲木家具的出現(xiàn)，大大提高了家具的審美裝飾效果，使家具真正起到了工藝品一樣的裝飾效果，這種裝飾效果不僅是局限于傳統(tǒng)的曲線裝飾，而是將曲線自然的融合到整個(gè)的家具造型中，使整體不失傳統(tǒng)家具的韻味，又具有靈動(dòng)的現(xiàn)代特色。
2.3彎曲木家具發(fā)展遇到的問(wèn)題
彎曲木家具的制作對(duì)手工藝水平要求非常高，并不是一般的木工作坊就能生產(chǎn)出來(lái)的，所以這嚴(yán)重的制約了現(xiàn)代彎曲木家具的普及?；诂F(xiàn)有的彎曲木成型工藝，雖然有所進(jìn)步，能實(shí)現(xiàn)大部分的彎曲木成型，但也是有一定局限的，還是要借助一些輔助模具，這也使現(xiàn)在的彎曲木家具并不能像人們想象的一樣制作千變?nèi)f化的形態(tài)。
雖然現(xiàn)有的彎曲木成型工藝已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一次成型，簡(jiǎn)化了原有的實(shí)木彎曲家具的制作流程，但現(xiàn)有的彎曲木成型工藝還是比較復(fù)雜的，它需要熟練的木工經(jīng)過(guò)幾十道工序加工而成，成型周期在3-30天不等。
3.三維打印技術(shù)在彎曲木家具成型中的應(yīng)用
3.1如何將三維打印技術(shù)有效的應(yīng)用到彎曲木家具的成型中
通過(guò)上面我們對(duì)三維打印技術(shù)以及彎曲木家具的概述，我們不難看出彎曲木家具的發(fā)展受著許多問(wèn)題的制約，而三維打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)恰恰能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有的彎曲木家具成型工藝的不足。而如何將一項(xiàng)新的生產(chǎn)制造方法運(yùn)用到傳統(tǒng)家具的制造中呢?首先我們要考慮到的是三維打印技術(shù)的成型工藝，而粉末成型的工藝原理決定了，我們可以嘗試?yán)媚纠w維作為打印材料，根據(jù)不同的木纖維本身的色彩，構(gòu)成更加自然美觀的木紋材質(zhì)，這使人們依然能夠感受到木料的自然色澤。
同時(shí)，選擇膠接強(qiáng)度好、固化速度快、耐水性好、耐老化性強(qiáng)的膠合劑，膠合劑的選擇中應(yīng)特別考慮環(huán)保因素，并且盡量控制成本。像現(xiàn)在脲醛樹(shù)脂膠粘劑是現(xiàn)在彎曲木家具成型中常用的一種膠粘劑，其本身的性能良好，膠合強(qiáng)度高、固化速度快、無(wú)色易于調(diào)制、成本低廉。(下轉(zhuǎn)第90頁(yè))(上接第88頁(yè))然而在不同種的制作生產(chǎn)工藝中，我們還是要進(jìn)一步的根據(jù)家具結(jié)構(gòu)及用途，重新調(diào)制出最適合的膠合劑，這還是一個(gè)需要進(jìn)一步試驗(yàn)探索的方向。
3.2三維打印技術(shù)在彎曲木家具成型中的優(yōu)勢(shì)
三維打印技術(shù)最顯著的優(yōu)勢(shì)就是快速成型，三維打印技術(shù)將工廠可重復(fù)性大規(guī)模生產(chǎn)和工匠設(shè)計(jì)、手工生產(chǎn)融為一體，它可以使家具由創(chuàng)意階段直接成型，不僅便于觀察家具的結(jié)構(gòu)是否合理，還可以試驗(yàn)彎曲木家具彎曲度是否真的與對(duì)應(yīng)市場(chǎng)人群的身體曲線相一致，并根據(jù)不同人的身高體型等，調(diào)整彎曲半徑，實(shí)現(xiàn)真正的私人定制。
在彎曲木家具成型中，三維打印技術(shù)有著現(xiàn)代機(jī)器生產(chǎn)不能比擬的優(yōu)勢(shì)就是實(shí)現(xiàn)多重材料的有效結(jié)合，并且不會(huì)增加制作步驟，依然是一次成型。這不僅可以使不同材料的結(jié)構(gòu)銜接的更加牢固，而且不同材料的融合還能使整個(gè)家具產(chǎn)品具有不同的屬性和功能，能夠產(chǎn)生令人耳目一新的感覺(jué)。 相對(duì)于傳統(tǒng)的制作工藝，工匠要進(jìn)行學(xué)徒數(shù)年才能夠熟練的掌握家具的制作技術(shù)，特別是彎曲木家具的成型對(duì)工匠的手藝要求更是嚴(yán)格。而三維打印技術(shù)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了零技術(shù)要求，只需要設(shè)計(jì)師將有效的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱蛴≈噶钪校蛴C(jī)便可自動(dòng)生產(chǎn)出一比一的家具。操作工只需進(jìn)行短期的指令培訓(xùn)就可以上崗，還能還原出設(shè)計(jì)師的真實(shí)設(shè)計(jì)思想。
3.3三維打印技術(shù)應(yīng)用于彎曲木家具中應(yīng)該注意的問(wèn)題
三維打印技術(shù)直接生產(chǎn)實(shí)用家具首先要注意的問(wèn)題是成品家具的使用強(qiáng)度和使用壽命。這個(gè)取決與新材料和新固化劑的選擇是否能夠使成品能夠具有較好的強(qiáng)度和抗壓能力。雖然三維打印技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始用于家具開(kāi)發(fā)的前期評(píng)估階段，但是直接用于家具生產(chǎn)線上還需要一個(gè)過(guò)程，雖然現(xiàn)有的用于三維打印的材料已經(jīng)由最初的樹(shù)脂粉末、石膏粉末等豐富到金屬、橡膠甚至是食材中，但是木纖維還極少設(shè)計(jì)到三維打印材料中。
在具備了良好的使用功能之后，我們面臨的最大問(wèn)題就是環(huán)保問(wèn)題，現(xiàn)在人們講求綠色環(huán)保，雖然三維打印技術(shù)能夠最大化的節(jié)約材料，但是現(xiàn)有的膠粘劑都有一定的化學(xué)成分。所以要選擇高品質(zhì)的膠液，通過(guò)選擇膠液配方、涂膠量和改性劑來(lái)減少化學(xué)成分殘留和散發(fā)。
現(xiàn)在三維打印機(jī)的使用還處于初級(jí)階段，所以設(shè)備價(jià)格以及材料價(jià)格都是比較高的。所以如何控制成本也是三維打印技術(shù)在家具生產(chǎn)中面臨的一大問(wèn)題。不過(guò)，隨著技術(shù)的進(jìn)步和新材料的使用，這一問(wèn)題也會(huì)迎刃而解的。
小結(jié)：
如果說(shuō)機(jī)器的出現(xiàn)解放了人類(lèi)勞動(dòng)，迎來(lái)了批量化生產(chǎn)的大工業(yè)時(shí)代，促進(jìn)了生產(chǎn)的發(fā)展，那么三維打印機(jī)的出現(xiàn)便又引起了一場(chǎng)新的工業(yè)革命，中和了機(jī)器大生產(chǎn)造成的千篇一律及手工勞動(dòng)的低效率?，F(xiàn)代家具市場(chǎng)正向著小批量多樣化的方向發(fā)展，私人定制只是受著手工制作高成本的限制。三維打印技術(shù)出現(xiàn)定將給現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展以及家具市場(chǎng)的豐富開(kāi)辟一條新的道路。
參考文獻(xiàn)：
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