1，3D打印

 

　　3D打印技術（shù）（3D Printing）是快速成型技術（shù）（Rapid Prototyping Manufacturing）的一種，它也被叫做增（zēng）材（cái）製造（ additive manufacturing）。它的基本原理是，把一個通（tōng）過設計（jì）或者掃描等方式做好的3D模型按照某一坐（zuò）標（biāo）軸切成無限多個剖麵，然後一層一層的打印出來（lái）並按原來的位置堆積到（dào）一起（qǐ），形成一個實體的立體模型，聽起來跟積分（fèn）有些類似。

 

分層原理

 

　　說到3D打印，就不得不提3D打印（yìn）機：

 

　　3D打印機又稱三（sān）維打印機，是一種累積製造技術，通過打印一層層的粘合材料來製造三維的物體（tǐ）。現階（jiē）段三維打印機被用來（lái）製（zhì）造樣品。 2003年以來三維打印機的銷售逐漸擴（kuò）大，價格也開始下降。

 

　　該（gāi）技術可用於珠寶，鞋類，工業設計，建築，工程和（hé）施工（AEC），汽車，航空航天（tiān），牙科和（hé）醫療產業，教育，地（dì）理信息係統，土木工程，和許多（duō）其他領域的。

 

　　最早的3D打印出現在上個（gè）世紀的80年代，價格極其昂貴且所能打印的產品數量也少得可憐。

 

最簡單的FDM打印機

　　

       過程原理： 3D打印技（jì）術每一層的打（dǎ）印過程分（fèn）為兩步，首先在需要成型的區域噴灑（sǎ）一層特殊膠水（shuǐ），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（xíng）將會被“打印”成型，打印（yìn）完畢後（hòu）隻要掃除鬆散的（de）粉末即可 “刨”出模型，而剩餘粉末還（hái）可循環利用。

 

　　3D打（dǎ）印技術使用膠（jiāo）水（shuǐ）和粉末都是經過處（chù）理的特殊材料（liào），不僅對固化反應速度有要求，對（duì）於模型強度（dù）以及“打印”分（fèn）辨率都有直接影響。

 

　　技術（shù）優勢： 3D打印技術（shù）最突出的（de）優點是無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數據中生（shēng）成任何形狀的零件，從而極大地縮短產品（pǐn）的研製（zhì）周期，提高（gāo）生產率和降低生產（chǎn）成本。與傳（chuán）統技術相比，三維打印（yìn）技術還擁有如下優勢：

 

　　通（tōng）過摒棄生產線而降（jiàng）低了成本，大幅減少了材料浪費。而且，它還（hái）可以製造（zào）出傳統生產（chǎn）技術無法製造出的外形，讓人們可以更有效地設計出飛機（jī）機翼或熱交換器。另外，在具有良（liáng）好（hǎo）設計概念（niàn）和設計過（guò）程的情況下，三維打印（yìn）技術（shù）還可以簡化生產製造過程，快速有效又廉價地生產出單個物品。

 

　　另外（wài），與機器製造出的零件相比，打印出來的產品的重量要輕60％，並且同樣堅固。

 

　　與之（zhī）相對應的兩種技術是切削和鑄（zhù）塑，但相比這兩種技術，3D打印（yìn）技術有（yǒu）自己的優勢，那就是不像切削那樣浪（làng）費材料（liào），也不像鑄塑那樣要求先（xiān）製作模具。一次成（chéng）型（xíng），快速個性化定製是它的重要特點，這（zhè）在小（xiǎo）批量，多（duō）品種的生產中占（zhàn）有非常大的優勢。

 

　　2，3D打印機（3D Printer）VS 傳統打印機

 

　　雖說3D打印機與傳統打印機是兩類產品，但他們的工（gōng）作原理還是挺像的，你能在3D打印機上看到（dào）噴墨打印機和激光打（dǎ）印機的影子。可能他們（men）之間最大的不同在於1），3D打印與傳統打印機相比，它能利用的材料更豐富，從沙子、塑（sù）料、橡膠、尼龍（lóng）到玻璃、鋼鐵，這些材（cái）料是（shì）不能被傳統打印機利用的；2），傳（chuán）統打印機用來打印平麵圖形，是二維的，在打印過（guò）程中（zhōng）需要控製（zhì）的（de）是輸入的字（zì）和圖形在平麵上的位置（橫縱軸，X/Y坐標），而3D打印機不光（guāng）要控製一個點在（zài）平（píng）麵上的（de）位置，還要（yào）控製（zhì）它在空間（jiān）上的位置，或者說，給（gěi）它加個Z坐標，控製它的X/Y/Z坐標，這樣才能把一個單位的材料放在一個指定的位置，形（xíng）成一個立體模型。

 

家用型（xíng）3D打印機

　　二（èr），3D打印的曆史

 

　　1984年，Ultra Violet Products公司的Charles Hull開始研發3D打印技術，1986年，他自立門（mén）戶（hù），成（chéng）立了現在的3D市場領軍者之一3D Systems 公司（NYSE: DDD），並發布了第（dì）一款商用的3D打印機，2012年1月，他們收購了另外兩家3D打印公司Zcorp和Vidar Systems；

 

　　1988年（nián），Scott Crump發明了FDM（溶融沉積製（zhì）模）技術，並與1989年（nián）成（chéng）立了（le）現在的另一家3D打印（yìn）上（shàng）市公司Stratasys（NASDAQ:SSYS），最近，Stratasys還收（shōu）購了以色列的Objet公司。

 

　　1996年，媒體第一次使用“3D打印”這個詞來稱呼（hū）當時的快速成型機，後來取代了之前的稱謂，成就了現在流行的3D打（dǎ）印這個概念；

 

　　2008年，開源3D打印項目RepRap發布“Darwin”，3D打（dǎ）印機製造進入新（xīn）紀元（yuán）；同年，Objet 推出（chū）Connex 500，讓多材料3D打印成為可能。

 

　　如今，3D打印已經（jīng）慢慢融入科研，生產，藝術設（shè）計，醫療等領域，打印出了（le）巧克力、血管、腎髒、飛機、自行車、汽（qì）車、玩（wán）具（jù）、房子、衣服等等產品，已經開始慢慢改變我們的生活。

 

　　三，一些（xiē）主流的技術手段：

　　1，選（xuǎn）擇性激光燒結（Selective laser sintering，簡稱SLS），這（zhè）種技術得用的材料為熱塑性塑料（liào），金屬粉末，陶瓷粉末等；

 

選擇（zé）性激光燒結

　　2，直接金屬（shǔ）粉末激光燒結（Derect metal laser sintering，簡稱DMLS），可（kě）以利（lì）用幾乎任（rèn）何合金作為材料；

 

直接金屬粉末激光燒結（jié）

　　3，熔積成型（Fused deposition modeling，簡稱FDM），可利用熱塑性材料，金屬、可食用（yòng）材料等進行成型製造；

 

熔積成型

　　4，光固化（Stereolithography，簡稱（chēng）SLA），可利用的材料是光敏樹脂（zhī）等聚合物（wù）；

 

光固化

 

　　四，3D打印的應用（yòng）

 

　　正如前文所說，現在3D打（dǎ）印已經應用到（dào）很（hěn）多行業中。我們將會利（lì）用（yòng）很多鮮活的例子來讓每位讀者看到，3D打印即將融入我們的生活。

 

　　五、3D打印的未來

 

　　雖然3D打印技術已經出現（xiàn）了近30年，但它還（hái）仍然沒有真正像個人電（diàn）腦那樣走進千家萬戶，成為我們生（shēng）活的必（bì）需品。盡管最（zuì）幾年3D打印相關的技術正在日新月異的變化著，但（dàn）它似乎還離我們的期待有（yǒu）一定的距離。那我們不妨根據（jù）我們的需求來暢想一下（xià）未來的3D打印的發展方向。

 

　　1，材（cái）料越來越豐富

 

　　11月，Objet新推出的大型3D打印機Objet 1000已經支（zhī）持打（dǎ）印140種材料，每次打印可同時利用其中的14種，相比初級的單頭單色單材料（liào）的3D打印機它已經非常強大，但我們生活中用到的（de）物品是多種多樣的，隻（zhī）有更豐富更實用（yòng）的材料才能讓（ràng）3D打印盡快的融入生產和生（shēng）活。

 

　　2，實用性越來越（yuè）高

 

　　從簡單的（de）原型開發，到打印巧克力，到飛機上的鈦合金部件，3D打印（yìn）的成品已經越來越實用，相信隨著（zhe）未（wèi）來材料、機械、電子等方麵的進（jìn）步，3D打印機很快發揮（huī）更大（dà）的（de）作用。

 

　　3，精度會越來越高（gāo）同時速度更快

 

　　如果你把精度（dù）不高或者速度（dù）太慢當作否定3D打（dǎ）印（yìn）的（de）觀點的話，我隻能說（shuō）：每一（yī）種改變世界的技術都會經曆同樣的階段，不（bú）管是火藥還是計算機。怕的（de）是你發現不了問題，沒辦法改（gǎi）進它。現在既然我（wǒ）們知道它（tā）的缺點，工（gōng）程師們（men）就一定會解決掉這些問題，這（zhè）隻是時間問（wèn）題。

 

　　4，家庭化，個人化，價（jià）格下降

 

　　每個家庭（tíng）都有一台打印機，就像每個家庭都擁（yōng）有電腦、手機一樣？這是有可能的。現在（zài）最便宜的（de）打印機已經賣到了300美元左右，甚至你還可以利用網絡上開（kāi）源硬件的（de）相關資料自己製作一台。每個（gè）家庭都需要一（yī）台3D打印機嗎？也許是的。隨著3D打印機的功能越（yuè）來越（yuè）強大，能打印的東西（xī）越來越實用（yòng），越來越多，包括價格越來越（yuè）便宜，相信很多人都會忍不住買一台放家裏，不管是製作裝飾藝術（shù）品還是一些簡單實用的生活用具，它還（hái）是很有實用價值的。