關(guān)于3D打印你需要知道這些

Raul

3D打印技術(shù)已經(jīng)開始變得越來越有名，人們對它也越來越熟悉，似乎未來它將成為一種主流的打印方式。而對于3D打印技術(shù)初學(xué)者來說，學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)需要掌握哪些知識、3D打印機(jī)是否值得購買、購買3D打印機(jī)需要考慮哪些因素等問題，還是非常值得探討一番的。

3D打印機(jī)不是我們爺爺一代所用的菊輪打印機(jī)，也不是爸爸一代所用的熱敏點(diǎn)陣打印機(jī)。事實(shí)上，3D打印機(jī)和今天用來打印文檔、照片的打印機(jī)沒有任何相似之處。所謂“物如其名”，3D打印就是用不同的材料，打印出三維立體的東西。3D打印正在成為主流，美國的主要零售商，如史泰博、百思買和家得寶都在出售3D打印機(jī)。在亞馬遜網(wǎng)站上，大家可以買到各種3D打印機(jī)和打印所需的材料。

盡管目前，3D打印機(jī)還只是技術(shù)嘗鮮者的玩意兒，但未來它可能會出現(xiàn)在企業(yè)辦公桌上、錄音室里、廚房間甚至客廳里。

什么是3D打印

首先，我們要搞清楚3D打印的概念。3D打印就是用材料逐層鋪設(shè)，以形成三維物體的制造方法。3D打印使用不同的材料和技術(shù)，但通性是將包含三位數(shù)據(jù)的數(shù)字內(nèi)容，打印成真實(shí)存在的物理物體。

3D打印就是印刷嗎

3D打印就是印刷，盡管它和傳統(tǒng)意義上的印刷并不一樣?！坝∷ⅰ钡膶ο蠖嗍怯∷⑵?、出版物和照片，而且多數(shù)有模板。而3D打印是“從零開始”的技術(shù)，是將數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)造成真的東西。但從技術(shù)的角度來看，3D打印就是傳統(tǒng)印刷，只不過傳統(tǒng)印刷的材料是墨水，而且多數(shù)只有一層。3D打印的不同之處在于，需要一層一層地鋪設(shè)材料。

3D打印的原理

和傳統(tǒng)打印機(jī)一樣，3D打印也需要應(yīng)用到多種技術(shù)。其中，最常見的就是大家都知道的熔融沉積成型（FDM），也被稱為熔融長絲制造（FFF）。這種情況下，丙烯腈、聚乳酸（PLA）或其他熱塑性材料被熔化，通過加熱的噴嘴噴射出來，按層排列就緒。1992年，Stratasys在IBM的幫助下發(fā)明了第一臺商用3D打印機(jī)，和其他面向消費(fèi)者、愛好者和學(xué)校的3D打印機(jī)一樣，它使用了FDM-Stratasys公司發(fā)明的專業(yè)術(shù)語。

在以光固化技術(shù)為基礎(chǔ)的3D打印機(jī)中，紫外激光照射到對紫外線敏感的光致聚合物上，從而產(chǎn)生物體的剖面層。將每一個(gè)剖面層堆積并且粘合在一起，就能組成想要的成品。而光學(xué)處理（DLP）3D打印是將液體聚合物暴露在數(shù)字光處理投影儀的光照之下，一層層地使聚合物層變硬，直到對象物體形成，剩余的液體聚合物被排出。

多嘴噴射成型3D打印機(jī)類似噴墨式3D打印機(jī)，它將彩色、粘膠式粘合劑噴射到連續(xù)的粉末層中。這是速度最快的3D打印方法，也是少數(shù)支持多色打印的3D打印技術(shù)。

選擇性激光燒結(jié)（SLS）利用高能激光熔合塑料、金屬、陶瓷或玻璃顆粒。物品被打印出來后，剩余的材料被回收。而電子束熔煉（EBM）利用電子束熔化一層又一層的金屬粉末。這種技術(shù)下最常用的材料是鈦，用來打印醫(yī)療植入物和飛機(jī)零件。

根據(jù)不同的技術(shù)，3D打印機(jī)使用不同的材料，如金屬（不銹鋼、焊錫、鋁、鈦）、塑料和聚合物（包括塑料與金屬、木材和其他材料制成的復(fù)合材料）、陶瓷、石膏、玻璃甚至是食品如奶酪、冰塊和巧克力。

誰發(fā)明的3D打印

上世紀(jì)80年代中期，查爾斯·赫爾利用光固化技術(shù)，發(fā)明了世界上第一臺3D打印機(jī)。在當(dāng)時(shí)，光固化是非常昂貴的新商業(yè)技術(shù)，基于該技術(shù)的機(jī)器成本往往在10萬美元以上。

1986年，赫爾成立3D Systems公司，該公司銷售多種3D打印機(jī)，覆蓋各種類別，包括入門級3D打印套裝和針對企業(yè)用戶的先進(jìn)3D打印系統(tǒng)。

3D打印的優(yōu)勢

在3D打印技術(shù)的幫助下，設(shè)計(jì)師能夠快讀將自己的設(shè)計(jì)打印成3D模型或原型，然后對不滿意之處進(jìn)行修改。有了3D打印技術(shù)，產(chǎn)品制造商就可以按需生產(chǎn)，無需大量儲備庫存，就能減少倉儲空間、控制成本和浪費(fèi)。偏遠(yuǎn)地區(qū)的人，可以用3D打印機(jī)打印出需要但無法及時(shí)購買到的物品。

從現(xiàn)實(shí)的觀點(diǎn)來看，3D打印技術(shù)還能夠幫助節(jié)省資金和減少材料浪費(fèi)，這對制造業(yè)將產(chǎn)生革命性影響。另外，當(dāng)3D打印技術(shù)真正地成熟并普及之后，消費(fèi)者只要在家中就能打印出復(fù)雜的3D對象，如電子設(shè)備。

3D打印機(jī)能做什么

最初設(shè)計(jì)師用3D打印機(jī)打印產(chǎn)品模型和原型，不過，現(xiàn)在越來越多的設(shè)計(jì)師開始用3D打印機(jī)制作最終產(chǎn)品，如鞋子、家居、首飾、工具、三腳架、禮物和新奇的玩具。

汽車和航空公司用3D打印機(jī)打印零部件，藝術(shù)家用3D打印機(jī)創(chuàng)作雕像，建筑師用3D打印機(jī)制作模型，考古學(xué)家用3D打印機(jī)修復(fù)文物，古生物學(xué)家用3D打印機(jī)復(fù)制恐龍骨骼化石。

醫(yī)生和醫(yī)療技術(shù)人員用3D打印機(jī)制作假肢、助聽器、人造牙齒、骨移植物、器官、腫瘤副本，以及病人的體內(nèi)構(gòu)造。最近的例子是蘇丹暴力事件受害者丹尼爾，裝上了3D打印假肢手臂和手。與此同時(shí)，3D打印人體器官（如腎臟和血管）已在研發(fā)之中。

食品制作是3D打印的另一項(xiàng)應(yīng)用，我們也許可以用液體或糊狀材料，打印出奶酪、冰塊和巧克力。法國烹飪學(xué)院用自主開發(fā)的3D打印機(jī)制作有藝術(shù)感的美食，麻省理工學(xué)院打造了被稱為“Cornucopia”的3D打印機(jī)，MASA也在研究用3D打印機(jī)打印披薩之類的食物。目前，已有一些3D打印機(jī)制造商公布或推出了食用3D打印機(jī)。

什么是3D打印服務(wù)

沒有3D打印機(jī)也能享受3D打印服務(wù)，一些3D打印服務(wù)提供商，如Shapeways和Sculpteo，用自己的3D打印機(jī)制作禮品等小物品，然后交付到舊客戶手中，客戶向它們傳達(dá)自己的要求，它們根據(jù)這些要求進(jìn)行制作。多數(shù)3D打印服務(wù)都有在線目錄，上面列舉了自己可以制作的物品。

最近，史泰博宣布在一些門店和網(wǎng)上推出3D打印服務(wù)，UPS也在其中一些營業(yè)點(diǎn)提供類似的服務(wù)。

3D打印需要怎樣的軟件

幾乎所有3D打印機(jī)都支持STL格式文件，這種格式的文件在任何CAD軟件上都能完成，比較有代表性的CAD軟件有需要付費(fèi)的AutoCAD，或免費(fèi)開源的谷歌SketchUp和Blender。如果不想自己制作3D打印文件，也可以到MakerBot Thingiverse之類的3D對象數(shù)據(jù)庫里下載和打印。

多數(shù)3D打印機(jī)都有與之配套的軟件套件，3D打印機(jī)制造商會附贈磁盤或提供下載，從里面可以得到想要的一切。3D打印機(jī)的配套軟件里通常包括控制打印機(jī)的軟件，用來控制打印、分層材料、分辨率等可能會影響到最終成品的因素。當(dāng)然，有些打印機(jī)也支持單獨(dú)下載某一款管理程序，而非整個(gè)套件。

3D打印的未來

商用3D打印早已被應(yīng)用，但尚未普及，不過這種情況在未來幾年內(nèi)就會改變。不久之后，在車間里、辦公桌上、書房里甚至廚房中，都能看到3D打印機(jī)的身影。3D打印也許不會普及至每家每戶，但對那些擁有了3D打印機(jī)的人來說，它將成為不可缺少的內(nèi)容。

現(xiàn)在，3D打印機(jī)只能用簡單的材料打印出簡單的東西。慢慢地，我們會看到用多種材料、復(fù)合材料打印出來的復(fù)雜物品。今天，遙控器沒電了可以換電池。明天，遙控器沒了直接打印一個(gè)就行。

另外，正如大家所料，3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域也會有更多的應(yīng)用。美國航空航天局（NASA）正在國際空間站上試驗(yàn)3D打印機(jī)。最終，宇航員將能用3D打印機(jī)打印出自己在火星或其他星球上的棲息地。為了拯救阿波羅13號，宇航員死于一氧化碳窒息。美國宇航局也許需要找到能自制工具的方法。如果有了3D打印機(jī)，就有可能在幾分鐘內(nèi)輕易解決這個(gè)問題。同樣，南極基地的工作人員再也不需要等待6個(gè)月后的下一次補(bǔ)給，就能用3D打印機(jī)打印出需要的東西。還有3D打印假肢，3D打印助聽器，3D打印牙套，等等。

3D打印技術(shù)也許還處于起步階段，但對這一新技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)呈現(xiàn)出爆炸式增長，就像20世紀(jì)70年代末的PC一樣。而科技的發(fā)展總有出人意料之處，今天我們推測3D打印將在這些領(lǐng)域有所作為，未來3D打印或許會拓展出更廣闊的發(fā)展空間。就像當(dāng)初，誰能想到PC竟能發(fā)展成今天這個(gè)水平呢？當(dāng)然，3D打印對人類社會的影響也許不會如PC那般深遠(yuǎn)，但它確實(shí)具備改造制造行業(yè)甚至是消費(fèi)方式的潛力。

總之，千言萬語匯成一句話：3D打印技術(shù)未來充滿前景，發(fā)展速度也會越來越快，應(yīng)用范圍也越來越廣。

（本文轉(zhuǎn)自騰訊數(shù)碼）