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　　1
，3D打印

 

　　3D打印技术（3D Printing）是快速成型技术（Rapid Prototyping Manufacturing）的一种
，它也被叫做增材制造（ additive manufacturing）。它的基本原理是
，把一个通过设计或者扫描等方式做好的3D模型按照某一坐标轴切成无限多个剖面
，然后一层一层的打印出来并按原来的位置堆积到一起，形成一个实体的立体模型，听起来跟积分有些类似。

 

分层原理

 

　　说到3D打印，就不得不提3D打印机：

 

　　3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体
。现阶段三维打印机被用来制造样品
。 2003年以来三维打印机的销售逐渐扩大，价格也开始下降
。

 

　　该技术可用于珠宝，鞋类，工业设计
，建筑，工程和施工（AEC）
，汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统
，土木工程

，和许多其他领域的
。

 

　　最早的3D打印出现在上个世纪的80年代，价格极其昂贵且所能打印的产品数量也少得可怜。

 

最简单的FDM打印机

　　

       过程原理： 3D打印技术每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水 会迅速固化黏结
，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下
，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可 “刨”出模型
，而剩余粉末还可循环利用。

 

　　3D打印技术使用胶水和粉末都是经过处理的特殊材料
，不仅对固化反应速度有要求，对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响
。

 

　　技术优势： 3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具
，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期
，提高生产率和降低生产成本
。与传统技术相比，三维打印技术还拥有如下优势

：

 

　　通过摒弃生产线而降低了成本，大幅减少了材料浪费。而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形
，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器。另外
，在具有良好设计概念和设计过程的情况下
，三维打印技术还可以简化生产制造过程
，快速有效又廉价地生产出单个物品。

 

　　另外
，与机器制造出的零件相比，打印出来的产品的重量要轻60％，并且同样坚固

。

 

　　与之相对应的两种技术是切削和铸塑，但相比这两种技术
，3D打印技术有自己的优势

，那就是不像切削那样浪费材料，也不像铸塑那样要求先制作模具。一次成型，快速个性化定制是它的重要特点，这在小批量

，多品种的生产中占有非常大的优势。

 

　　2，3D打印机（3D Printer）VS 传统打印机

 

　　虽说3D打印机与传统打印机是两类产品
，但他们的工作原理还是挺像的，你能在3D打印机上看到喷墨打印机和激光打印机的影子
。可能他们之间最大的不同在于1），3D打印与传统打印机相比
，它能利用的材料更丰富
，从沙子

、塑料、橡胶、尼龙到玻璃

、钢铁，这些材料是不能被传统打印机利用的
；2）
，传统打印机用来打印平面图形
，是二维的，在打印过程中需要控制的是输入的字和图形在平面上的位置（横纵轴
，X/Y坐标）
，而3D打印机不光要控制一个点在平面上的位置，还要控制它在空间上的位置，或者说


，给它加个Z坐标，控制它的X/Y/Z坐标，这样才能把一个单位的材料放在一个指定的位置，形成一个立体模型
。

 

家用型3D打印机

　　二
，3D打印的历史

 

　　1984年
，Ultra Violet Products公司的Charles Hull开始研发3D打印技术
，1986年
，他自立门户
，成立了现在的3D市场领军者之一3D Systems 公司（NYSE: DDD），并发布了第一款商用的3D打印机
，2012年1月
，他们收购了另外两家3D打印公司Zcorp和Vidar Systems；

 

　　1988年，Scott Crump发明了FDM（溶融沉积制模）技术
，并与1989年成立了现在的另一家3D打印上市公司Stratasys（NASDAQ:SSYS），最近
，Stratasys还收购了以色列的Objet公司。

 

　　1996年，媒体第一次使用“3D打印”这个词来称呼当时的快速成型机，后来取代了之前的称谓
，成就了现在流行的3D打印这个概念
；

 

　　2008年，开源3D打印项目RepRap发布“Darwin”，3D打印机制造进入新纪元；同年
，Objet 推出Connex 500，让多材料3D打印成为可能
。

 

　　如今，3D打印已经慢慢融入科研，生产，艺术设计，医疗等领域
，打印出了巧克力、血管
、肾脏
、飞机、自行车

、汽车、玩具
、房子
、衣服等等产品，已经开始慢慢改变我们的生活。

 

　　三
，一些主流的技术手段
：

　　1，选择性激光烧结（Selective laser sintering

，简称SLS）
，这种技术得用的材料为热塑性塑料，金属粉末，陶瓷粉末等
；

 

选择性激光烧结

　　2
，直接金属粉末激光烧结（Derect metal laser sintering，简称DMLS），可以利用几乎任何合金作为材料；

 

直接金属粉末激光烧结

　　3
，熔积成型（Fused deposition modeling，简称FDM），可利用热塑性材料，金属、可食用材料等进行成型制造

；

 

熔积成型

　　4，光固化（Stereolithography


，简称SLA）
，可利用的材料是光敏树脂等聚合物
；

 

光固化

 

　　四，3D打印的应用

 

　　正如前文所说
，现在3D打印已经应用到很多行业中。我们将会利用很多鲜活的例子来让每位读者看到，3D打印即将融入我们的生活
。

 

　　五、3D打印的未来

 

　　虽然3D打印技术已经出现了近30年，但它还仍然没有真正像个人电脑那样走进千家万户，成为我们生活的必需品。尽管最几年3D打印相关的技术正在日新月异的变化着
，但它似乎还离我们的期待有一定的距离。那我们不妨根据我们的需求来畅想一下未来的3D打印的发展方向
。

 

　　1，材料越来越丰富

 

　　11月
，Objet新推出的大型3D打印机Objet 1000已经支持打印140种材料，每次打印可同时利用其中的14种
，相比初级的单头单色单材料的3D打印机它已经非常强大
，但我们生活中用到的物品是多种多样的，只有更丰富更实用的材料才能让3D打印尽快的融入生产和生活。

 

　　2，实用性越来越高

 

　　从简单的原型开发，到打印巧克力

，到飞机上的钛合金部件

，3D打印的成品已经越来越实用
，相信随着未来材料
、机械、电子等方面的进步，3D打印机很快发挥更大的作用。

 

　　3

，精度会越来越高同时速度更快

 

　　如果你把精度不高或者速度太慢当作否定3D打印的观点的话
，我只能说：每一种改变世界的技术都会经历同样的阶段，不管是火药还是计算机
。怕的是你发现不了问题，没办法改进它

。现在既然我们知道它的缺点
，工程师们就一定会解决掉这些问题，这只是时间问题。

 

　　4，家庭化，个人化，价格下降

 

　　每个家庭都有一台打印机，就像每个家庭都拥有电脑、手机一样
？这是有可能的
。现在最便宜的打印机已经卖到了300美元左右
，甚至你还可以利用网络上开源硬件的相关资料自己制作一台。每个家庭都需要一台3D打印机吗
？也许是的。随着3D打印机的功能越来越强大
，能打印的东西越来越实用
，越来越多，包括价格越来越便宜

，相信很多人都会忍不住买一台放家里
，不管是制作装饰艺术品还是一些简单实用的生活用具，它还是很有实用价值的
。