3D打印技术在加固计算机的应用

郑威++刘艳彬

摘 要：3D打印技术已经随着相关技术的不断完善，成为现代添加剂制造行业的佼佼者，所以在各个行业中都有所涉足。本文对3D打印技术的原理以及具体技术进行分析，然后根据我国3D打印技术在加固计算机中的应用情况，对具体应用方面进行分析。

关键词：3D打印技术；加固计算机；应用分析

1. 3D打印技术以及原理分析

1.1 3D打印技术原理分析

3D打印技术的新技术是添加剂制造技术，通过在物理层的连续性的添加剂制造技术的三维对象的创建，主要设备是3D打印机，与其它类型的添加剂制造技术相比，3D打印技术已经取得了高速度、低成本、使用方便等优点，可以打印出真实物体[1]。

由于市场经济的快速成型技术占有比较大的市场主导地位，因此在实际生产中3D打印技术已经在应用，珠宝，鞋类，服装，建筑的巨大优势，航空航天和医疗应用逐年增加，从原来的墨水和纸张逐渐当然印刷材料，以改变胶粉、粉和胶水都是经过特殊处理后可投入实际生产过程中，这些材料也可以回收利用，在一定程度上有着对环境友好性。

由于印刷3D打印技术的进步是比较高的，所以生产的产品质量或模型一般都是非常高的，除了创造一些独特的形状，而且还可以进行精确的设计、结构及产品的移动部件，但是，虽然3D打印机的价格在下降，许多厂家和设计院，大学已经开始准备或装备，但价格仍然很高。3D Systems推出的新款InVision LD入门级桌面型产品价格为1.59万美元，而Z Corporation出品的中端型号Z510要价10万美元。好在3D打印机的耗材成本并不夸张，例如打印手机模型，大概花费20美元材料费，比起其它成型技术成本要低得多[2]。

1.2 3D打印具体技术分析

（1）光固化成型法

这种办法是利用特殊的波长以及一定强度的激光共同聚集到光固化材料的表面上，并且使之由点到面，由线到面分别进行凝固，在完成了一个层面的绘图作业，然后利用升降台在垂直方向向另一个层面高度进行转移，再对另一个层面进行固化，这样经过层层固化之后就可以进行叠加成为一个三维实际物体。这种技术使最为实用的快速成型方法，采用的材料一般都是也液态的光敏树脂原料。主要的制作过程是利用CAD技术设计出一个三维实体模板，然后利用离散程序对模型进行细致切割处理，并且对扫描方法进行设计，利用产生的精确数据对激光进行控制，并且操作激光扫描仪器以及升降台进行相应运动。

（2）选择性激光烧结技术

这种办法使利用激光对固体进行选择性的分层烧结，并且使烧结之后的固体进行叠加，产生所需要的零件模板，整个工艺主要包括利用CAD技术进行模型建立、对产生的数据进行处理、铺设粉末、烧结以及善后处理。

这种办法所使用的设备主要是由粉末缸以及成型缸组成，工作的时候，粉磨缸的活塞（送粉活塞）上升，然后铺粉辊将形成的粉末送至成型缸中，然后由成型缸中的活塞进行工作，在成型缸中均匀的铺上一层粉末，完成这一层铺粉之后，工作活塞就会下降到下一个层厚，铺粉系统中就会铺上新粉，最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。对于金属粉末激光烧结，在烧结之前，整个工作台被加热至一定温度，可减少成型中的热变形，并利于层与层之间的结合。

（3）熔积成型法

這种办法主要是使用丝状材料，比如石蜡、金属、塑料、低熔点合金材料等，然后利用电极加热的方式将材料进行加热，加热到了材料熔点之后，在相关程序的控制之下，由计算机进行控制，装置喷头将会做平面运动，将融合的材料进行均匀覆盖，冷却之后就会习惯成一层界面，然后喷头移至高一层继续进行材料覆盖，这样逐渐就会形成一个三维工件。这种技术污染小，材料可以回收，用于中、小型工件的成形。成形材料：固体丝状工程塑料；制件性能相当于工程塑料或蜡模；主要用于塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。

2. 3D打印技术在加固计算机中的应用分析

2.1 在控制计算模块的应用分析

加固计算机控制计算模块主要是采用标准的6U模块，以此来实现加固计算机中的双向CPU进行SMP组织进行构造。北桥芯片为IntelE7520，南桥芯片为630OESB，板载2GB双通道DDRll—400内存，提供ECC校验，板载2块SATA硬盘，双千兆以太网络支持PICMG3.1规范。利用3D打印技术可以对控制计算模块进行模板制造，先在3D打印机中投入控制计算模块所需要的材料，然后利用CAD技术进行材料叠加，最后利用相关技术对控制计算模块进行构造。采用3D打印技术来控制计算模块的制造可以降低生产成本，提高制造效率，在环境保护的概念的影响下，这一技术被普遍应用[3]。

2.2 在温度控制系统的应用分析

加固计算机温度控制系统主要是由温度控制板以及电加热板构成的，将220V的交流电压输入到AC/DC电源板块，通过温度控制电路提供的+5V电压，对加固计算机机箱内部温度进行自动检测，当达到了一定数值的时候，就会利用单片机通过交流固体继电器对加热板进行接通，给机箱内部温度进行环境加热。利用3D技术可以实现加固计算机机箱内部环境温度进行自动控制，并且通过3D打印机对温度控制板和电加热板进行设计制造，选用的材料是一种非金属的超薄电加热材料，利用新型工艺进行合成，然后放入3D打印机内部进行溶化，利用3D打印技术对溶化后的材料进行铺粉，形成一个三维实体，这样制作出来的控制板块能够实现自动化控制，体积较小，不会占据很大的位置，安装比较方便，维修比较简便。

2.3 在防水密封模块的应用分析

由于加固计算机因为被军方所使用，所以对其自身模块的密封要求很高，主要的防水密封问题主要是为了防止雨水防止压力在这两个方面的泄漏，关键是要采取全密封，通常采用机箱密封。但是因为在加固计算机进行防水密封操作的时候，显示器、键盘和连接器板的制作过程和材质上经常出现问题。而3D打印技术的诞生，为防水密封材料所出现的问题提出了完美的解决方式。利用3D打印技术可以很好的解决插件出现裂口的这个问题，3D打印技术进行插件制作的时候，会细化到插件的内部构造中，在插件完成之后，还会利用CAD技术进行插件检测，假若插件质量不合格就会进行重构，所以加固计算在防水密封模块利用3D技术使非常有必要的。

结论

近年来，随着3D打印技术的不断完善，应用范围的过渡到加固计算机的加强，已成为应用的一个趋势。加固计算机本身是一个比较复杂的项目，但使用3D打印技术，各个方面的设计工作正逐渐变得更加方便。我相信，随着相关技术的不断提高，加固计算机应用使得中国的3D打印技术将有更好的发展。

参考文献

[1]王月圆，杨萍. 3D打印技术及其发展趋势[J]. 印刷杂志，2013，04：10-12.

[2]何永军.3D打印技术改变世界格局的源动力[J]. 新材料产业，2013，08：2-8.

[3]张龙. 3D打印过程的计算机仿真研究[D].兰州理工大学，2014.

作者简介：郑威，男，1995，汉，福建闽清，本科，主要研究方向：工业工程。