三维打印技术论文(2)
三维打印技术论文篇二
三维打印技术在弯曲木家具成型中的应用
摘 要：三维打印技术作为新兴的一种极具活力的生产技术，目前在家具生产中的应用多还处于家具开发环节。在新的生活理念和传统审美情趣相碰撞交融的家具市场环境下，弯曲木家具已经形成了一种新风尚。但是现在弯曲木家具生产工艺复杂，技术经验要求非常高，这无疑阻碍了弯曲木家具形式的多样化及发展，而三维打印技术的出现正可以解决这一问题。
关键词：三维打印;弯曲木家具;快速成型
1.三维打印技术概述
1.1三维打印技术成型原理
二维平面打印技术是我们常见的，不知道大家平时有没有注意过，二维平面彩印的时候颜色是一层一层铺上去的。而三维打印技术的成型原理往往解释出来还是有很多人不明所以。其实简单来说，三维打印技术的成型原理和二维平面彩印原理是一样的，只不过二维平面彩印一层一层铺上去的是不同的彩墨，而三维打印技术，一层一层铺上去的是各种模型或产品需要的不同材料，因而也具有了相应的高度。不同的是，三维打印技术比二维平面打印多了一个步骤，就是固化。对应不同种类的成型材料，三维打印机在打印的时候会对原材料粉末进行胶合，成型以后进行相对应的固化处理。
1.2三维打印技术发展现状
三维打印技术作为生产技术的一支新兴力量，已经开始普及于社会生产中的许多领域，并取得了不可替代的作用。其在建筑、工业产品、工艺品、服饰、食品、医疗行业等社会生产行业的优势已经崭露头角。弯曲木家具可以归类于工业产品的一种，目前也有一些国内外企业将三维打印技术运用于家具等比例模型的制作。相较于原来家具生产的前期评估模型制作，更加高效，不仅大大缩短了家具设计研发生产的周期，更在初期的模型试做中节约了大量的材料，更加环保。但这种个性化的生产方式目前还多停留在模型的制作中，相对于传统的实木家具，其用武之地可能有限，而就现在市场上自成潮流的弯曲木家具的开发与生产，三维打印技术则有着其他制作工艺不可比拟的优势。
2.弯曲木家具概述
2.1弯曲木家具的发展历程
弯曲木家具至今大概可以分为两个时期。第一个是实木弯曲木家具时期，这个时期的制作工艺也可分为两种。开始人们对弯曲木家具的向往，多采用大木料中锯割出弯曲的形状，再进行拼接而成，这种制作工艺对手工艺要求非常高，并且浪费实木材料十分严重。后来，人们通过反复试验，开始通过对实木高温蒸煮或者化学药品浸泡使其变软，在模具中干燥成型，这种制作工艺也是比较复杂，并且对木料的选择要求非常严格。第二个是胶合弯曲木时期，多层胶合弯曲木家具是这个时期比较流行的弯曲木成型工艺。这种工艺方法是将原料加工成薄木后，涂胶高温高压成型。相对于原来的制作工艺，这个方法更加灵活多样，也更加的高效了。除此之外，还在还存有刨花模压成型和中密度纤维板模压成型，这些大都依赖于统一模具模压成型。
2.2弯曲木家具的优势
相对于传统的直线为主的家具，弯曲木家具可以根据人机工程学原理弯曲成符合人体曲线的家具，给身体更多面积的支撑，增加舒适度;弯曲木家具的强度是实木家具的1.6倍以上，部件承受力加大了3-4倍，使用寿命可达50年以上;相对于传统实木家具，其用料更省，结构更加简单轻便。
弯曲木家具的出现，大大提高了家具的审美装饰效果，使家具真正起到了工艺品一样的装饰效果，这种装饰效果不仅是局限于传统的曲线装饰，而是将曲线自然的融合到整个的家具造型中，使整体不失传统家具的韵味，又具有灵动的现代特色。
2.3弯曲木家具发展遇到的问题
弯曲木家具的制作对手工艺水平要求非常高，并不是一般的木工作坊就能生产出来的，所以这严重的制约了现代弯曲木家具的普及。基于现有的弯曲木成型工艺，虽然有所进步，能实现大部分的弯曲木成型，但也是有一定局限的，还是要借助一些辅助模具，这也使现在的弯曲木家具并不能像人们想象的一样制作千变万化的形态。
虽然现有的弯曲木成型工艺已经实现了一次成型，简化了原有的实木弯曲家具的制作流程，但现有的弯曲木成型工艺还是比较复杂的，它需要熟练的木工经过几十道工序加工而成，成型周期在3-30天不等。
3.三维打印技术在弯曲木家具成型中的应用
3.1如何将三维打印技术有效的应用到弯曲木家具的成型中
通过上面我们对三维打印技术以及弯曲木家具的概述，我们不难看出弯曲木家具的发展受着许多问题的制约，而三维打印技术的优势恰恰能够弥补现有的弯曲木家具成型工艺的不足。而如何将一项新的生产制造方法运用到传统家具的制造中呢?首先我们要考虑到的是三维打印技术的成型工艺，而粉末成型的工艺原理决定了，我们可以尝试利用木纤维作为打印材料，根据不同的木纤维本身的色彩，构成更加自然美观的木纹材质，这使人们依然能够感受到木料的自然色泽。
同时，选择胶接强度好、固化速度快、耐水性好、耐老化性强的胶合剂，胶合剂的选择中应特别考虑环保因素，并且尽量控制成本。像现在脲醛树脂胶粘剂是现在弯曲木家具成型中常用的一种胶粘剂，其本身的性能良好，胶合强度高、固化速度快、无色易于调制、成本低廉。(下转第90页)(上接第88页)然而在不同种的制作生产工艺中，我们还是要进一步的根据家具结构及用途，重新调制出最适合的胶合剂，这还是一个需要进一步试验探索的方向。
3.2三维打印技术在弯曲木家具成型中的优势
三维打印技术最显著的优势就是快速成型，三维打印技术将工厂可重复性大规模生产和工匠设计、手工生产融为一体，它可以使家具由创意阶段直接成型，不仅便于观察家具的结构是否合理，还可以试验弯曲木家具弯曲度是否真的与对应市场人群的身体曲线相一致，并根据不同人的身高体型等，调整弯曲半径，实现真正的私人定制。
在弯曲木家具成型中，三维打印技术有着现代机器生产不能比拟的优势就是实现多重材料的有效结合，并且不会增加制作步骤，依然是一次成型。这不仅可以使不同材料的结构衔接的更加牢固，而且不同材料的融合还能使整个家具产品具有不同的属性和功能，能够产生令人耳目一新的感觉。 相对于传统的制作工艺，工匠要进行学徒数年才能够熟练的掌握家具的制作技术，特别是弯曲木家具的成型对工匠的手艺要求更是严格。而三维打印技术的出现，实现了零技术要求，只需要设计师将有效的设计数据传输到打印指令中，打印机便可自动生产出一比一的家具。操作工只需进行短期的指令培训就可以上岗，还能还原出设计师的真实设计思想。
3.3三维打印技术应用于弯曲木家具中应该注意的问题
三维打印技术直接生产实用家具首先要注意的问题是成品家具的使用强度和使用寿命。这个取决与新材料和新固化剂的选择是否能够使成品能够具有较好的强度和抗压能力。虽然三维打印技术已经开始用于家具开发的前期评估阶段，但是直接用于家具生产线上还需要一个过程，虽然现有的用于三维打印的材料已经由最初的树脂粉末、石膏粉末等丰富到金属、橡胶甚至是食材中，但是木纤维还极少设计到三维打印材料中。
在具备了良好的使用功能之后，我们面临的最大问题就是环保问题，现在人们讲求绿色环保，虽然三维打印技术能够最大化的节约材料，但是现有的胶粘剂都有一定的化学成分。所以要选择高品质的胶液，通过选择胶液配方、涂胶量和改性剂来减少化学成分残留和散发。
现在三维打印机的使用还处于初级阶段，所以设备价格以及材料价格都是比较高的。所以如何控制成本也是三维打印技术在家具生产中面临的一大问题。不过，随着技术的进步和新材料的使用，这一问题也会迎刃而解的。
小结：
如果说机器的出现解放了人类劳动，迎来了批量化生产的大工业时代，促进了生产的发展，那么三维打印机的出现便又引起了一场新的工业革命，中和了机器大生产造成的千篇一律及手工劳动的低效率。现代家具市场正向着小批量多样化的方向发展，私人定制只是受着手工制作高成本的限制。三维打印技术出现定将给现代制造业的发展以及家具市场的丰富开辟一条新的道路。
参考文献：
[1]Hod Lipson Melba Kurman《3D打印》中信出版社 2013年4月第1版.
[2]易熙琼 三维打印技术应用于家具产品开发初探[J]， 家具与室内装饰，2003年01期.
[3]刘绪林 浅谈家具中木材弯曲成型技术的发展[J].
[4]王建军 环保型单板弯曲木家具生产工艺及质量控制[J]，家具，2001年03期.
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