三維打印技術論文(2)
三維打印技術論文
三維打印技術論文篇二
三維打印技術在彎曲木家具成型中的應用
摘 要：三維打印技術作為新興的一種極具活力的生產技術，目前在家具生產中的應用多還處于家具開發環節。在新的生活理念和傳統審美情趣相碰撞交融的家具市場環境下，彎曲木家具已經形成了一種新風尚。但是現在彎曲木家具生產工藝復雜，技術經驗要求非常高，這無疑阻礙了彎曲木家具形式的多樣化及發展，而三維打印技術的出現正可以解決這一問題。
關鍵詞：三維打印;彎曲木家具;快速成型
1.三維打印技術概述
1.1三維打印技術成型原理
二維平面打印技術是我們常見的，不知道大家平時有沒有注意過，二維平面彩印的時候顏色是一層一層鋪上去的。而三維打印技術的成型原理往往解釋出來還是有很多人不明所以。其實簡單來說，三維打印技術的成型原理和二維平面彩印原理是一樣的，只不過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，一層一層鋪上去的是各種模型或產品需要的不同材料，因而也具有了相應的高度。不同的是，三維打印技術比二維平面打印多了一個步驟，就是固化。對應不同種類的成型材料，三維打印機在打印的時候會對原材料粉末進行膠合，成型以后進行相對應的固化處理。
1.2三維打印技術發展現狀
三維打印技術作為生產技術的一支新興力量，已經開始普及于社會生產中的許多領域，并取得了不可替代的作用。其在建筑、工業產品、工藝品、服飾、食品、醫療行業等社會生產行業的優勢已經嶄露頭角。彎曲木家具可以歸類于工業產品的一種，目前也有一些國內外企業將三維打印技術運用于家具等比例模型的制作。相較于原來家具生產的前期評估模型制作，更加高效，不僅大大縮短了家具設計研發生產的周期，更在初期的模型試做中節約了大量的材料，更加環保。但這種個性化的生產方式目前還多停留在模型的制作中，相對于傳統的實木家具，其用武之地可能有限，而就現在市場上自成潮流的彎曲木家具的開發與生產，三維打印技術則有著其他制作工藝不可比擬的優勢。
2.彎曲木家具概述
2.1彎曲木家具的發展歷程
彎曲木家具至今大概可以分為兩個時期。第一個是實木彎曲木家具時期，這個時期的制作工藝也可分為兩種。開始人們對彎曲木家具的向往，多采用大木料中鋸割出彎曲的形狀，再進行拼接而成，這種制作工藝對手工藝要求非常高，并且浪費實木材料十分嚴重。后來，人們通過反復試驗，開始通過對實木高溫蒸煮或者化學藥品浸泡使其變軟，在模具中干燥成型，這種制作工藝也是比較復雜，并且對木料的選擇要求非常嚴格。第二個是膠合彎曲木時期，多層膠合彎曲木家具是這個時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。相對于原來的制作工藝，這個方法更加靈活多樣，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，這些大都依賴于統一模具模壓成型。
2.2彎曲木家具的優勢
相對于傳統的直線為主的家具，彎曲木家具可以根據人機工程學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;彎曲木家具的強度是實木家具的1.6倍以上，部件承受力加大了3-4倍，使用壽命可達50年以上;相對于傳統實木家具，其用料更省，結構更加簡單輕便。
彎曲木家具的出現，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的曲線裝飾，而是將曲線自然的融合到整個的家具造型中，使整體不失傳統家具的韻味，又具有靈動的現代特色。
2.3彎曲木家具發展遇到的問題
彎曲木家具的制作對手工藝水平要求非常高，并不是一般的木工作坊就能生產出來的，所以這嚴重的制約了現代彎曲木家具的普及。基于現有的彎曲木成型工藝，雖然有所進步，能實現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，這也使現在的彎曲木家具并不能像人們想象的一樣制作千變萬化的形態。
雖然現有的彎曲木成型工藝已經實現了一次成型，簡化了原有的實木彎曲家具的制作流程，但現有的彎曲木成型工藝還是比較復雜的，它需要熟練的木工經過幾十道工序加工而成，成型周期在3-30天不等。
3.三維打印技術在彎曲木家具成型中的應用
3.1如何將三維打印技術有效的應用到彎曲木家具的成型中
通過上面我們對三維打印技術以及彎曲木家具的概述，我們不難看出彎曲木家具的發展受著許多問題的制約，而三維打印技術的優勢恰恰能夠彌補現有的彎曲木家具成型工藝的不足。而如何將一項新的生產制造方法運用到傳統家具的制造中呢?首先我們要考慮到的是三維打印技術的成型工藝，而粉末成型的工藝原理決定了，我們可以嘗試利用木纖維作為打印材料，根據不同的木纖維本身的色彩，構成更加自然美觀的木紋材質，這使人們依然能夠感受到木料的自然色澤。
同時，選擇膠接強度好、固化速度快、耐水性好、耐老化性強的膠合劑，膠合劑的選擇中應特別考慮環保因素，并且盡量控制成本。像現在脲醛樹脂膠粘劑是現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，膠合強度高、固化速度快、無色易于調制、成本低廉。(下轉第90頁)(上接第88頁)然而在不同種的制作生產工藝中，我們還是要進一步的根據家具結構及用途，重新調制出最適合的膠合劑，這還是一個需要進一步試驗探索的方向。
3.2三維打印技術在彎曲木家具成型中的優勢
三維打印技術最顯著的優勢就是快速成型，三維打印技術將工廠可重復性大規模生產和工匠設計、手工生產融為一體，它可以使家具由創意階段直接成型，不僅便于觀察家具的結構是否合理，還可以試驗彎曲木家具彎曲度是否真的與對應市場人群的身體曲線相一致，并根據不同人的身高體型等，調整彎曲半徑，實現真正的私人定制。
在彎曲木家具成型中，三維打印技術有著現代機器生產不能比擬的優勢就是實現多重材料的有效結合，并且不會增加制作步驟，依然是一次成型。這不僅可以使不同材料的結構銜接的更加牢固，而且不同材料的融合還能使整個家具產品具有不同的屬性和功能，能夠產生令人耳目一新的感覺。 相對于傳統的制作工藝，工匠要進行學徒數年才能夠熟練的掌握家具的制作技術，特別是彎曲木家具的成型對工匠的手藝要求更是嚴格。而三維打印技術的出現，實現了零技術要求，只需要設計師將有效的設計數據傳輸到打印指令中，打印機便可自動生產出一比一的家具。操作工只需進行短期的指令培訓就可以上崗，還能還原出設計師的真實設計思想。
3.3三維打印技術應用于彎曲木家具中應該注意的問題
三維打印技術直接生產實用家具首先要注意的問題是成品家具的使用強度和使用壽命。這個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度和抗壓能力。雖然三維打印技術已經開始用于家具開發的前期評估階段，但是直接用于家具生產線上還需要一個過程，雖然現有的用于三維打印的材料已經由最初的樹脂粉末、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計到三維打印材料中。
在具備了良好的使用功能之后，我們面臨的最大問題就是環保問題，現在人們講求綠色環保，雖然三維打印技術能夠最大化的節約材料，但是現有的膠粘劑都有一定的化學成分。所以要選擇高品質的膠液，通過選擇膠液配方、涂膠量和改性劑來減少化學成分殘留和散發。
現在三維打印機的使用還處于初級階段，所以設備價格以及材料價格都是比較高的。所以如何控制成本也是三維打印技術在家具生產中面臨的一大問題。不過，隨著技術的進步和新材料的使用，這一問題也會迎刃而解的。
小結：
如果說機器的出現解放了人類勞動，迎來了批量化生產的大工業時代，促進了生產的發展，那么三維打印機的出現便又引起了一場新的工業革命，中和了機器大生產造成的千篇一律及手工勞動的低效率。現代家具市場正向著小批量多樣化的方向發展，私人定制只是受著手工制作高成本的限制。三維打印技術出現定將給現代制造業的發展以及家具市場的豐富開辟一條新的道路。
參考文獻：
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