关于3D打印你需要知道这些

Raul

3D打印技术已经开始变得越来越有名，人们对它也越来越熟悉，似乎未来它将成为一种主流的打印方式。而对于3D打印技术初学者来说，学习3D打印技术需要掌握哪些知识、3D打印机是否值得购买、购买3D打印机需要考虑哪些因素等问题，还是非常值得探讨一番的。

3D打印机不是我们爷爷一代所用的菊轮打印机，也不是爸爸一代所用的热敏点阵打印机。事实上，3D打印机和今天用来打印文档、照片的打印机没有任何相似之处。所谓“物如其名”，3D打印就是用不同的材料，打印出三维立体的东西。3D打印正在成为主流，美国的主要零售商，如史泰博、百思买和家得宝都在出售3D打印机。在亚马逊网站上，大家可以买到各种3D打印机和打印所需的材料。

尽管目前，3D打印机还只是技术尝鲜者的玩意儿，但未来它可能会出现在企业办公桌上、录音室里、厨房间甚至客厅里。

什么是3D打印

首先，我们要搞清楚3D打印的概念。3D打印就是用材料逐层铺设，以形成三维物体的制造方法。3D打印使用不同的材料和技术，但通性是将包含三位数据的数字内容，打印成真实存在的物理物体。

3D打印就是印刷吗

3D打印就是印刷，尽管它和传统意义上的印刷并不一样。“印刷”的对象多是印刷品、出版物和照片，而且多数有模板。而3D打印是“从零开始”的技术，是将数字内容创造成真的东西。但从技术的角度来看，3D打印就是传统印刷，只不过传统印刷的材料是墨水，而且多数只有一层。3D打印的不同之处在于，需要一层一层地铺设材料。

3D打印的原理

和传统打印机一样，3D打印也需要应用到多种技术。其中，最常见的就是大家都知道的熔融沉积成型（FDM），也被称为熔融长丝制造（FFF）。这种情况下，丙烯腈、聚乳酸（PLA）或其他热塑性材料被熔化，通过加热的喷嘴喷射出来，按层排列就绪。1992年，Stratasys在IBM的帮助下发明了第一台商用3D打印机，和其他面向消费者、爱好者和学校的3D打印机一样，它使用了FDM-Stratasys公司发明的专业术语。

在以光固化技术为基础的3D打印机中，紫外激光照射到对紫外线敏感的光致聚合物上，从而产生物体的剖面层。将每一个剖面层堆积并且粘合在一起，就能组成想要的成品。而光学处理（DLP）3D打印是将液体聚合物暴露在数字光处理投影仪的光照之下，一层层地使聚合物层变硬，直到对象物体形成，剩余的液体聚合物被排出。

多嘴喷射成型3D打印机类似喷墨式3D打印机，它将彩色、粘胶式粘合剂喷射到连续的粉末层中。这是速度最快的3D打印方法，也是少数支持多色打印的3D打印技术。

选择性激光烧结（SLS）利用高能激光熔合塑料、金属、陶瓷或玻璃颗粒。物品被打印出来后，剩余的材料被回收。而电子束熔炼（EBM）利用电子束熔化一层又一层的金属粉末。这种技术下最常用的材料是钛，用来打印医疗植入物和飞机零件。

根据不同的技术，3D打印机使用不同的材料，如金属（不锈钢、焊锡、铝、钛）、塑料和聚合物（包括塑料与金属、木材和其他材料制成的复合材料）、陶瓷、石膏、玻璃甚至是食品如奶酪、冰块和巧克力。

谁发明的3D打印

上世纪80年代中期，查尔斯·赫尔利用光固化技术，发明了世界上第一台3D打印机。在当时，光固化是非常昂贵的新商业技术，基于该技术的机器成本往往在10万美元以上。

1986年，赫尔成立3D Systems公司，该公司销售多种3D打印机，覆盖各种类别，包括入门级3D打印套装和针对企业用户的先进3D打印系统。

3D打印的优势

在3D打印技术的帮助下，设计师能够快读将自己的设计打印成3D模型或原型，然后对不满意之处进行修改。有了3D打印技术，产品制造商就可以按需生产，无需大量储备库存，就能减少仓储空间、控制成本和浪费。偏远地区的人，可以用3D打印机打印出需要但无法及时购买到的物品。

从现实的观点来看，3D打印技术还能够帮助节省资金和减少材料浪费，这对制造业将产生革命性影响。另外，当3D打印技术真正地成熟并普及之后，消费者只要在家中就能打印出复杂的3D对象，如电子设备。

3D打印机能做什么

最初设计师用3D打印机打印产品模型和原型，不过，现在越来越多的设计师开始用3D打印机制作最终产品，如鞋子、家居、首饰、工具、三脚架、礼物和新奇的玩具。

汽车和航空公司用3D打印机打印零部件，艺术家用3D打印机创作雕像，建筑师用3D打印机制作模型，考古学家用3D打印机修复文物，古生物学家用3D打印机复制恐龙骨骼化石。

医生和医疗技术人员用3D打印机制作假肢、助听器、人造牙齿、骨移植物、器官、肿瘤副本，以及病人的体内构造。最近的例子是苏丹暴力事件受害者丹尼尔，装上了3D打印假肢手臂和手。与此同时，3D打印人体器官（如肾脏和血管）已在研发之中。

食品制作是3D打印的另一项应用，我们也许可以用液体或糊状材料，打印出奶酪、冰块和巧克力。法国烹饪学院用自主开发的3D打印机制作有艺术感的美食，麻省理工学院打造了被称为“Cornucopia”的3D打印机，MASA也在研究用3D打印机打印披萨之类的食物。目前，已有一些3D打印机制造商公布或推出了食用3D打印机。

什么是3D打印服务

没有3D打印机也能享受3D打印服务，一些3D打印服务提供商，如Shapeways和Sculpteo，用自己的3D打印机制作礼品等小物品，然后交付到旧客户手中，客户向它们传达自己的要求，它们根据这些要求进行制作。多数3D打印服务都有在线目录，上面列举了自己可以制作的物品。

最近，史泰博宣布在一些门店和网上推出3D打印服务，UPS也在其中一些营业点提供类似的服务。

3D打印需要怎样的软件

几乎所有3D打印机都支持STL格式文件，这种格式的文件在任何CAD软件上都能完成，比较有代表性的CAD软件有需要付费的AutoCAD，或免费开源的谷歌SketchUp和Blender。如果不想自己制作3D打印文件，也可以到MakerBot Thingiverse之类的3D对象数据库里下载和打印。

多数3D打印机都有与之配套的软件套件，3D打印机制造商会附赠磁盘或提供下载，从里面可以得到想要的一切。3D打印机的配套软件里通常包括控制打印机的软件，用来控制打印、分层材料、分辨率等可能会影响到最终成品的因素。当然，有些打印机也支持单独下载某一款管理程序，而非整个套件。

3D打印的未来

商用3D打印早已被应用，但尚未普及，不过这种情况在未来几年内就会改变。不久之后，在车间里、办公桌上、书房里甚至厨房中，都能看到3D打印机的身影。3D打印也许不会普及至每家每户，但对那些拥有了3D打印机的人来说，它将成为不可缺少的内容。

现在，3D打印机只能用简单的材料打印出简单的东西。慢慢地，我们会看到用多种材料、复合材料打印出来的复杂物品。今天，遥控器没电了可以换电池。明天，遥控器没了直接打印一个就行。

另外，正如大家所料，3D打印技术在航空航天领域也会有更多的应用。美国航空航天局（NASA）正在国际空间站上试验3D打印机。最终，宇航员将能用3D打印机打印出自己在火星或其他星球上的栖息地。为了拯救阿波罗13号，宇航员死于一氧化碳窒息。美国宇航局也许需要找到能自制工具的方法。如果有了3D打印机，就有可能在几分钟内轻易解决这个问题。同样，南极基地的工作人员再也不需要等待6个月后的下一次补给，就能用3D打印机打印出需要的东西。还有3D打印假肢，3D打印助听器，3D打印牙套，等等。

3D打印技术也许还处于起步阶段，但对这一新技术的应用，已经呈现出爆炸式增长，就像20世纪70年代末的PC一样。而科技的发展总有出人意料之处，今天我们推测3D打印将在这些领域有所作为，未来3D打印或许会拓展出更广阔的发展空间。就像当初，谁能想到PC竟能发展成今天这个水平呢？当然，3D打印对人类社会的影响也许不会如PC那般深远，但它确实具备改造制造行业甚至是消费方式的潜力。

总之，千言万语汇成一句话：3D打印技术未来充满前景，发展速度也会越来越快，应用范围也越来越广。

（本文转自腾讯数码）