3d打（dǎ）印機

3D打印機（3D Printers）是一位（wèi）名為恩裏（lǐ）科·迪尼（Enrico Dini）的發明家（jiā）設計的一種（zhǒng）神（shén）奇的打印機，它不僅可以“打印”出一幢完整的建築，甚至可（kě）以（yǐ）在航天飛船中給宇（yǔ）航員（yuán）打印（yìn）任何所需的物品。

 

背景介紹 

3D打印已經（jīng）成（chéng）為一種潮（cháo）流，並開始廣泛（fàn）應用在設計領（lǐng）域（yù），尤其是工業設計，數碼（mǎ）產品開模（mó）等，可以在數小時內完成一個模具的打印，節約了很多產品到市場的開發時間。

 3D 打印機可以用（yòng）各種原料打印三維模（mó）型，使用3D 輔助（zhù）設計軟件，工（gōng）程師設計出一個模型（xíng）或原型之（zhī）後，無論設（shè）計的是一所房子還是（shì）人工（gōng）心髒瓣膜，之後通過相關公司生產的3D打印機進行打印（yìn），打印的原料可以是（shì）有機或（huò）者無機的的材料，例如（rú）橡膠、塑料、甚至（zhì）是人體器（qì）官，不同的打印機廠商所提（tí）供的打（dǎ）印材質不同（tóng）。

3D打印機（jī）（3D Printers）是一位名（míng）為恩（ēn）裏科·迪尼（Enrico Dini）的（de）發明家（jiā）設（shè）計的一種神奇的打印機，它不僅可以“打印”出（chū）一幢完整的建築，甚至可以在航天飛船中給宇航員（yuán）打印任何所需的物品。

 

 

背（bèi）景 

3D打印已經成為一（yī）種（zhǒng）潮流，並開始廣泛應用在設計領（lǐng）域，尤其是工業設計，數碼產品開模等，可以在數小時內完成一（yī）個模具的打印，節約了很多產品到市場的開發時間。

3D 打印機可以用各種原料打印（yìn）三維模型，使用（yòng）3D 輔助設計軟件，工程師設計出一（yī）個（gè）模型或原型之後，無論設計的是一所房子還是人工心（xīn）髒瓣膜，之後通（tōng）過相關公司（sī）生產的3D打印機進行打印，打印的原（yuán）料可以是（shì）有（yǒu）機或者無機的的材料，例如橡膠、塑料、甚至是人體器官，不同的打印機（jī）廠商所提供的打（dǎ）印材質不同。

 

 

發明伊始 

三維打印機不僅使立體物（wù）品的造價降低，且（qiě）激發了（le）人們的想象力。未來三維（wéi）打印機的應（yīng）用將會更（gèng）加廣泛。 

據報道，美國科（kē）學家（jiā）近日發明了一（yī）種（zhǒng）可打印出三維效果的打印機，並已將

其成功推向市場。普通打印機能打印一些報告等平（píng）麵紙張資料。而這種最新發明的打印機打印出的都是塑料製（zhì）成（chéng）的（de）固體製品，它不僅使立體物品的造價降低，且激發了人們的想（xiǎng）象力。未來三維打印機的應用將會更加廣（guǎng）泛（fàn）。 在（zài）此之前，三維打印機數量很少，大多集中在（zài）“科學怪人（rén）”和電子產品愛好者手（shǒu）中。他們主（zhǔ）要用來打印像珠（zhū）寶、玩具、工具、廚房用品之類（lèi）的東西。甚至有汽車專（zhuān）家打印出了汽車零部件，然後根據塑料模型去訂製真正市麵上買不到的零部件。 現在人們可以（yǐ）在一些電子產品商店購買到這類打印機，工廠也在進行直接銷售。不過（guò）物以（yǐ）稀為貴，一套三維打印機的價（jià）格從（cóng）一般的750美元到上等質量的（de）27000美元不等。科學家們表示，目前三維打印機的使用範圍還很有限，不過（guò）在（zài）未來的某一天人們一定可以通過3D打印機打印出更實用的物品。

 

人體骨骼（gé）打印 

據國外媒體報道，在不久（jiǔ）的將（jiāng）來外科（kē）醫生們（men）或許就將可以在手術中現場利用打印（yìn）設備打印出各種尺寸的骨骼用於臨床使（shǐ）用[3]。這種神奇的3D打印機現在已經被製造出來了，而用於（yú）替代真實人體骨骼的打印材料則正在緊鑼密鼓（gǔ）地測試之中。 在實驗室測試中，這（zhè）種骨骼替代打印材料已經被證明（míng）可以支持人體（tǐ）骨骼細（xì）胞在其中生長，並且其有效性也（yě）已經（jīng）在老（lǎo）鼠和兔子身上得（dé）到了驗證。未來數年（nián）內，打印出的（de）質量更好的骨骼替代品或將幫助外科手術醫師進行骨骼損傷的修複，用於牙醫診所，甚至幫助骨質疏鬆（sōng）症患者（zhě）恢複健康。

 3D打印技術最近（jìn）迅速興起，成為炙（zhì）手可熱的新型產業，它可以（yǐ）打印的立體（tǐ）產品種類正迅速增（zēng）加。為了打印骨 3D打印（yìn）機（jī）圖片(20張) 骼材料（liào），博斯和她的同事們使用了一台商（shāng）業銷售的ProMetal 3D打印機進行測試。這種3D打印機（jī）最（zuì）初的設計目的是為了打印金屬件。它會逐層噴灑塑料膠粒在一層粉（fěn）末基底（dǐ）之上並逐層（céng）成型。每一層的厚度僅（jǐn）相當於人的頭發絲寬度的一半。 

這種骨骼支架（jià）的主要（yào）材料成分是磷酸鈣，其中還額外添加（jiā）了矽和鋅以便增強其強度。當它被（bèi）植入人體內之後可以暫（zàn）時起到骨骼的（de）支撐作用，並在此過程中幫助正常骨骼細胞生長發育並由此修複之前的損傷，隨後（hòu）這種材料可以（yǐ）在人（rén）體內自然溶解。 科學（xué）家們花費4年時間（jiān）才找（zhǎo）出這種材（cái）料的合適（shì）配方，其中涉及化學（xué），材料學，生物學（xué）和工藝科學的諸（zhū）多學科。

                                    

3D打印機原理 

3D打印是添加劑製造技術的一種（zhǒng）形式，在添加劑（jì）製造技術中三維對象是通過連續的（de）物理層（céng）創建出（chū）來的。3D打印機相對於其他的添（tiān）加劑製造技術而言，具有速度快，價格（gé）便宜（yí），高易用性等優點。 

3D打印機就是（shì）可以“打印”出真實3D物體的一種設備，功（gōng）能上與（yǔ）激光成型技術一樣，采用分層加工、迭加成形，即通過逐層增加材料（liào）來生成（chéng）3D實（shí）體，與傳統的去除材料加工技術完全不同。稱之為“打印機”是參照（zhào）了其技術原理（lǐ），因為分層加工的過程與噴墨打印十分相（xiàng）似。隨著這項（xiàng）技術的不斷進步，我們已經能夠生產出與原型的外觀、感覺和功能極為接近的3D模型。 說的簡單一點，3D打印是斷層（céng）掃描的（de）逆（nì）過程，斷層掃描是把某個東西“切“成無數疊加（jiā）的片（piàn），3D打印就是（shì）一片一片的打（dǎ）印，然後疊加到一起，成為一個立體物體（tǐ）。 使用3D打印機就像打印一封信：輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數（shù）字文件便被傳送（sòng）到一台噴墨打印機上，它將一層墨水噴到紙的表麵以形成一（yī）副二維圖像。而在3D打印時，軟件通過電腦（nǎo）輔助設計技術（CAD）完成一係列數字切片，並將這些切片的（de）信息傳（chuán）送到3D打印機上（shàng），後者會將連續的薄型層麵堆疊起來，直到一個固態物體成型。3D打印機與傳統打印機最大的區（qū）別在於它使用的“墨水”是實實在在的原材料。

 

 

工作步驟 

3D打印機工作步驟是這樣的（de）：使用CAD軟件來創（chuàng）建物品，如果你有現成的模型也可以，比如動物（wù）模型、人物或者微縮建築等等。然後通過SD卡或者USB優盤把它拷貝（bèi）到3D打印機（jī）中（zhōng），進行打印設置後，打印機就可以把它們打印出來，其工作結構分解圖如下。3D打印機的工作原（yuán）理和傳統打印機基本一樣，都是由控製組件、機（jī）械組件、打印頭、耗材和介質等架構組成（chéng）的，打印原理是一（yī）樣的。3D打印機主要是在打印前在（zài）電腦上設計了一個完整（zhěng）的三維立體模型，然後在進行打印輸出。

3D打印與激（jī）光成型技術一樣，采用了（le）分層加工、疊加成（chéng）型（xíng）來完成3D實體打印。每一層的打印過程分為兩步（bù），首先在需（xū）要成（chéng）型的區域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然後是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到（dào）膠水（shuǐ）會迅速固化黏結，而沒有膠水的區域仍保持鬆散狀態。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成（chéng）型，打印（yìn）完畢後隻（zhī）要（yào）掃除鬆散的粉末（mò）即可“刨”出模型，而剩餘粉（fěn）末還可循環利用。

 

 

設計 

2010年3月，一位名為恩裏科·迪尼（Enrico Dini ）的發明家設計（jì）出了一種神奇（qí）的3D打印機，它（tā）甚至可（kě）以“打印”出一幢完整的建築。 據恩裏科·迪尼（ní）介紹，這種打印（yìn）機的原料主要是沙子。當打印機開（kāi）始工作時，它的上千個（gè）噴嘴中會同時噴出沙（shā）子和一種鎂基（jī）膠。這種特製（zhì）的膠水會將沙子粘成像岩石一樣堅固的固體，並形成特定的形狀，然後（hòu）隻需要按照預先設定（dìng）的形狀（zhuàng）一層層噴上這種材（cái）料，最終就可以“打印”一個完整（zhěng）的雕塑或者教堂建築。

 特點（diǎn） 

3D打（dǎ）印技術（shù）對於生產者來說，可大幅降低生（shēng）產成本，提高原材料和能源的使用效率（lǜ），減少對環境的影響，它還使消費者能根據自己的需求量身定製產品（pǐn）3D打印（yìn）機既不需要用紙，也不需要用墨，而是通過電子製圖、遠程數據傳（chuán）輸、激光掃描、材料（liào）熔化等一係列技術，使（shǐ）特定金屬粉或者記憶材料熔化，並按照電子（zǐ）模型圖的指示一（yī）層層重新疊（dié）加起來，最（zuì）終把（bǎ）電子模型圖變成實物。其優點是大大節省工業樣品（pǐn）製作時間，且可以“打（dǎ）印”造型（xíng）複雜的產品。因此許多專家認為，這種技術代表（biǎo）製造業發展新趨勢。

 

 

應用 

3D打印機的應用（yòng）對象可以是任何行（háng）業，隻要這些行業需要模型和原型。以色列的Objet公司認為，3D打印機[7]需求量較（jiào）大（dà）的（de）行業包括政府、航天和國防、醫療設備、高科技、教育業以及製造業。 

醫療行（háng）業

最近，一位（wèi）83歲的老人（rén）由於患有慢性的骨頭感染，因（yīn）此換上了由3D打（dǎ）印機“打（dǎ）印（yìn）”出來的下顎骨，這是世界上首位使用3D打印產品做人體骨骼的案例。 

 

科學研究

美國德雷塞爾大學的研究人員通過對化石進（jìn）行3D掃描，利用3D打印（yìn）技術做出（chū）了適合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同時還做了比例縮減（jiǎn），更適合研究。 

 

產品原型

比如微軟的3D模型打印車間，在產品設計出來之後，通過3D打印機打印出來模（mó）型，能夠讓設計製（zhì）造部（bù）門更好的改良產品，打造出（chū）更出色的產品。

 

 

文物保護

博（bó）物館裏常常會用（yòng）很多複雜的替代品來保護原始作（zuò）品不受環（huán）境或意（yì）外事（shì）件的傷害，同時複製品也（yě）能將藝術或文物的（de）影響更多更（gèng）遠的人。最近史（shǐ）密森（sēn）尼博物館就因為原始的托馬斯·傑弗遜要放在弗吉尼亞州展覽，所以博物館用了一個（gè）巨大的（de）3D打印替代品放在了原來雕塑的位置。 

 

 

建築設計

在建築業裏，工程師（shī）和（hé）設計師們（men）已經接受了用3D打印機打印的建築模（mó）型，這種方法快速、成本低、環保，同時製作精美。完全合乎設（shè）計者的要求，同時又（yòu）能節省大量（liàng）材料。 製（zhì）造業。製造業也需要很多3D打印產品，因為3D打（dǎ）印無論（lùn）是在成本（běn）、速度和精確度上都要比傳統製造好很多。而3D打印（yìn）技術本身非常（cháng）適合大規模生產，所以製造業利用3D技術能帶來很多好處，甚至連質量控製都不再是個問題。 

 

食（shí）品產業（yè）

沒錯，就是（shì）“打印”食品。研究（jiū）人員已經開始嚐試打印巧（qiǎo）克力了。或許在（zài）不久的將來，很多（duō）看起來一模一樣的食品就是用（yòng）食品（pǐn）3D打印機“打印”出來的。當（dāng）然，到那時（shí）可能人工製作的食品會貴很多倍。 

 

汽車製造（zào）業

不是說你的車是3D打印機打印出來（lái）的（當然或許有一天這（zhè）也有可能），而是說汽（qì）車（chē）行業在進（jìn）行安全性測試等工作時，會將一些非關鍵部件用（yòng）3D打印的產品替（tì）代，在追求效率的同時降低（dī）成本。 

 

配件、飾品

這是最廣闊的（de）一個市場（chǎng）。在未來不管是你的個性筆筒，還是（shì）有你半身浮雕的（de）手機外殼，抑或是（shì）你和愛人擁有的世界上獨一無二的戒指，都有可能是通過3D打印機打印出來的。甚至不用等（děng）到（dào）未來，現在就可以實現。

 

 

前景 

恩裏科·迪尼稱（chēng），他已經在和建築大師諾曼·福斯特、阿爾塔空間公司等進行討論，希望能設計出一（yī）種可以使用月球塵土的打印機，屆時在月球上就可以使用這種打印機快速的建造出人類的月球基地。

預計2050年（nián）實現3D打印機製造飛機 

歐洲飛機（jī）製造公司Airbus的設計師透露3D打印飛機打造計劃，預計2050前達成。 

據Forbes報導，此計劃將使用機庫般大小的3D打印（yìn）機，製造飛機零件，Airbus的員工Bastian Schafer描述他的構想：此架飛（fēi）機80米長，曲麵機身由透明材質製成，乘客就感（gǎn）覺彷佛翱翔在雲端（duān）中（zhōng）。 

Airbus提出的概念型（xíng）飛機具自我清（qīng）潔功能，在2011年時已完成內建（jiàn）類神（shén）經網（wǎng）絡、抗（kàng）氧化空氣，以及體熱采集設備，Schafer在過去兩年集合（hé）一（yī）群Airbus工業設計師團隊，為了這概念而努力，他表示：「這個機會讓我們能做些不一樣的事」。