一、概念

（1）3D 打印

3D 打印技術（3D Printing）是快速成型技術（Rapid Prototyping Manufacturing）的一種，它也被叫做增材製造（ additive manufacturing）。它的基本原理是，把一個(ge) 通過設計或者掃描等方式做好的 3D 模型按照某一坐標軸切成無限多個(ge) 剖麵，然後一層一層的打印出來並按原來的位置堆積到一起，形成一個(ge) 實體(ti) 的立體(ti) 模型，聽起來跟高等數學中的積分有些類似。

說到 3D 打印，又就不得不提3D打印機：3D打印機又稱三維打印機，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(ti) 。現階段三維打印機被用來製造樣品。 2003 年以來三維打印機的銷售逐漸擴大，價(jia) 格也開始下降。

該技術可用於(yu) 珠寶、鞋類、工業(ye) 設計、建築、工程和施工（AEC）、汽車、航空航天、牙科和醫療產(chan) 業(ye) 、教育、地理信息係統、土木工程和許多其他領域。

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

過程原理：

3D 打印技術每一層的打印過程分為(wei) 兩(liang) 步，首先在需要成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，粉末遇到膠水會(hui) 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(ti) 模型將會(hui) 被“打印”成型，打印完畢後隻要掃除鬆散的粉末即可 “刨”出模型，而剩餘(yu) 粉末還可循環利用。

3D 打印技術使用膠水和粉末都是經過處理的特殊材料，不僅(jin) 對固化反應速度有要求，對於(yu) 模型強度以及“打印”分辨率都有直接影響。

技術優勢：

3D 打印技術最突出的優(you) 點是無需機械加工或任何模具，就能直接從(cong) 計算機圖形數據中生成任何形狀的零件，從(cong) 而極大地縮短產(chan) 品的研製周期，提高生產(chan) 率和降低生產(chan) 成本。與(yu) 傳(chuan) 統技術相比，三維打印技術還擁有如下優(you) 勢：通過摒棄生產(chan) 線而降低了成本，大幅減少了材料浪費。而且，它還可以製造出傳(chuan) 統生產(chan) 技術無法製造出的外形，讓人們(men) 可以更有效地設計出飛機機翼或熱交換器。另外，在具有良好設計概念和設計過程的情況下，三維打印技術還可以簡化生產(chan) 製造過程，快速有效又廉價(jia) 地生產(chan) 出單個(ge) 物品。

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

與(yu) 之相對應的兩(liang) 種技術是切削和鑄塑，但相比這兩(liang) 種技術，3D 打印技術有自己的優(you) 勢，那就是不像切削那樣浪費材料，也不像鑄塑那樣要求先製作模具。一次成型，快速個(ge) 性化定製是它的重要特點，這在小批量，多品種的生產(chan) 中占有非常大的優(you) 勢。

（2）3D打印機（3D Printer）VS 傳統打印機

雖說3D打印機與(yu) 傳(chuan) 統打印機是兩(liang) 類產(chan) 品，但他們(men) 的工作原理還是挺像的，你能在 3D 打印機上看到噴墨打印機和激光打印機的影子。可能他們(men) 之間最大的不同在於(yu) ：①3D 打印與(yu) 傳(chuan) 統打印機相比，它能利用的材料更豐(feng) 富，從(cong) 沙子、塑料、橡膠、尼龍到玻璃、鋼鐵，這些材料是不能被傳(chuan) 統打印機利用的；②傳(chuan) 統打印機用來打印平麵圖形，是二維的，在打印過程中需要控製的是輸入的字和圖形在平麵上的位置（橫縱軸，X/Y 坐標），而 3D 打印機不光要控製一個(ge) 點在平麵上的位置，還要控製它在空間上的位置，或者說，給它加個(ge) Z 坐標，控製它的 X/Y/Z 坐標，這樣才能把一個(ge) 單位的材料放在一個(ge) 指定的位置，形成一個(ge) 立體(ti) 模型。

二、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，他自立門戶，成立了現在的 3D 市場領軍(jun) 者之一 3D Systems 公司（NYSE: DDD），並發布了第一款商用的 3D 打印機，2012 年 1 月，他們(men) 收購了另外兩(liang) 家 3D 打印公司 Zcorp 和Vidar Systems；

1988 年，Scott Crump 發明了 FDM（溶融沉積製模）技術，並與(yu) 1989 年成立了現在的另一家 3D 打印上市公司 Stratasys（NASDAQ:SSYS），最近，Stratasys 還收購了以色列的 Objet公司。

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

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

如今，3D 打印已經慢慢融入科研、生產(chan) 、藝術設計、醫療等領域，打印出了巧克力、血管、腎髒、飛機、自行車、汽車、玩具、房子、衣服等等產(chan) 品，已經開始慢慢改變我們(men) 的生活。

三、一些主流的技術手段

（1）選擇性激光燒結（Selective laser sintering，簡稱SLS），這種技術得用的材料為(wei) 熱塑性塑料，金屬粉末，陶瓷粉末等；
（2）直接金屬粉末激光燒結（Derect metal laser sintering，簡稱DMLS），可以利用幾乎任何合金作為(wei) 材料；
（3）熔積成型（Fused deposition modeling，簡稱FDM），可利用熱塑性材料，金屬、可食用材料等進行成型製造；
（4）薄材成型（Laminated object manufacturing，簡稱LOM），舉(ju) 個(ge) 例子，把一張張的紙鋪上去累積而成的模型，當然金屬膜，塑料膜也可以；
（5）光固化（Stereolithography，簡稱SLA），可利用的材料是光敏樹脂等聚合物；
（6）熔絲(si) 製造（Fused Filament Fabrication，簡稱FFF），利用PLA，ABS等材料；
（7）熔融擠壓成型（Melted and Extrusion modeling，簡稱MEM），可以搞定一些金屬，塑料等；
（8）選擇性熱燒結（Selective heat melting，簡稱SHS），可以把一些熱塑性的粉末變成三維立體(ti) 模型；
（9）利用石膏的 3D 打印，好處是上色非常容易，可以打出彩色的模型等等。

四、3D 打印的未來

雖然 3D 打印技術已經出現了近 30 年，但它還仍然沒有真正像個(ge) 人電腦那樣走進千家萬(wan) 戶，成為(wei) 我們(men) 生活的必需品。盡管最幾年 3D 打印相關(guan) 的技術正在日新月異的變化著，但它似乎還離我們(men) 的期待有一定的距離。那我們(men) 不妨根據我們(men) 的需求來暢想一下未來的 3D 打印的發展方向。

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（1）材料越來越豐富

11 月，Objet 新推出的大型 3D 打印機 Objet 1000 已經支持打印 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的 3D 打印機它已經非常強大，但我們(men) 生活中用到的物品是多種多樣的，隻有更豐(feng) 富更實用的材料才能讓 3D 打印盡快的融入生產(chan) 和生活。

（2）實用性越來越高

從(cong) 簡單的原型開發，到打印巧克力，到飛機上的鈦合金部件，3D 打印的成品已經越來越實用，相信隨著未來材料、機械、電子等方麵的進步，3D 打印機很快發揮更大的作用。

（3）精度會越來越高同時速度更快

如果你把精度不高或者速度太慢當作否定 3D 打印的觀點的話，我隻能說：每一種改變世界的技術都會(hui) 經曆同樣的階段，不管是火藥還是計算機。怕的是你發現不了問題，沒辦法改進它。現在既然我們(men) 知道它的缺點，工程師們(men) 就一定會(hui) 解決(jue) 掉這些問題，這隻是時間問題。

（4）家庭化、個人化、價格下降

每個(ge) 家庭都有一台打印機，就像每個(ge) 家庭都擁有電腦、手機一樣？這是有可能的。現在最便宜的打印機已經賣到了 300 美元左右，甚至你還可以利用網絡上開源硬件的相關(guan) 資料自己製作一台。每個(ge) 家庭都需要一台 3D 打印機嗎？也許是的。隨著 3D 打印機的功能越來越強大，能打印的東(dong) 西越來越實用，越來越多，包括價(jia) 格越來越便宜，相信很多人都會(hui) 忍不住買(mai) 一台放家裏，不管是製作裝飾藝術品還是一些簡單實用的生活用具，它還是很有實用價(jia) 值的。