什么是3D打印？3D打印的歷史
時間：2016-09-26 08:43 來源：微秀減肥營 作者：中國3D打印網(wǎng) 閱讀：次
最近一則3D打印出人體活體腎臟的新聞報道出來后，引起了我極大關(guān)注。于是搜集了一些關(guān)于3D打印的資料，分享出來。
概念
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，它也被叫做增材制造（ additive
manufacturing）。它的基本原理是，把一個通過設(shè)計或者掃描等方式做好的3D模型按照某一坐標(biāo)軸切成無限多個剖面，然后一層一層的打印出來并
按原來的位置堆積到一起，形成一個實體的立體模型，聽起來跟高等數(shù)學(xué)中的積分有些類似。
說到3D打印，就不得不提3D打印機：
3D打印機又稱三維打印機，是一種累積制造技術(shù)，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體。現(xiàn)階段三維打印機被用來制造樣品。 2003年以來三維打印機的銷售逐漸擴大，價格也開始下降。
該技術(shù)可用于珠寶，鞋類，工業(yè)設(shè)計，建筑，工程和施工（AEC），汽車，航空航天，牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，教育，地理信息系統(tǒng)，土木工程，和許多其他領(lǐng)域的。
最早的3D打印出現(xiàn)在上個世紀(jì)的80年代，價格極其昂貴且所能打印的產(chǎn)品數(shù)量也少得可憐。
過程原理：
3D打印技術(shù)每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水
會迅速固化黏結(jié)，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可
“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。
3D打印技術(shù)使用膠水和粉末都是經(jīng)過處理的特殊材料，不僅對固化反應(yīng)速度有要求，對于模型強度以及“打印”分辨率都有直接影響。
技術(shù)優(yōu)勢： 3D打印技術(shù)最突出的優(yōu)點是無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，三維打印技術(shù)還擁有如下優(yōu)勢：
通過摒棄生產(chǎn)線而降低了成本，大幅減少了材料浪費。而且，它還可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無法制造出的外形，讓人們可以更有效地設(shè)計出飛機機翼或熱交換
器。另外，在具有良好設(shè)計概念和設(shè)計過程的情況下，三維打印技術(shù)還可以簡化生產(chǎn)制造過程，快速有效又廉價地生產(chǎn)出單個物品。
另外，與機器制造出的零件相比，打印出來的產(chǎn)品的重量要輕60％，并且同樣堅固。
與之相對應(yīng)的兩種技術(shù)是切削和鑄塑，但相比這兩種技術(shù)，3D打印技術(shù)有自己的優(yōu)勢，那就是不像切削那樣浪費材料，也不像鑄塑那樣要求先制作模具。一次成型，快速個性化定制是它的重要特點，這在小批量，多品種的生產(chǎn)中占有非常大的優(yōu)勢。
2，3D打印機（3D Printer）VS 傳統(tǒng)打印機
雖說3D打印機與傳統(tǒng)打印機是兩類產(chǎn)品，但他們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。可能他們之間最大的不同
在于1），3D打印與傳統(tǒng)打印機相比，它能利用的材料更豐富，從沙子、塑料、橡膠、尼龍到玻璃、鋼鐵，這些材料是不能被傳統(tǒng)打印機利用的；2），傳統(tǒng)打印
機用來打印平面圖形，是二維的，在打印過程中需要控制的是輸入的字和圖形在平面上的位置（橫縱軸，X/Y坐標(biāo)），而3D打印機不光要控制一個點在平面上的
位置，還要控制它在空間上的位置，或者說，給它加個Z坐標(biāo)，控制它的X/Y/Z坐標(biāo)，這樣才能把一個單位的材料放在一個指定的位置，形成一個立體模型。
二，3D打印的歷史
1984年，Ultra Violet Products公司的Charles
Hull開始研發(fā)3D打印技術(shù)，1986年，他自立門戶，成立了現(xiàn)在的3D市場領(lǐng)軍者之一3D Systems 公司（NYSE:
DDD），并發(fā)布了第一款商用的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，Scott Crump發(fā)明了FDM（溶融沉積制模）技術(shù)，并與1989年成立了現(xiàn)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，媒體第一次使用“3D打印”這個詞來稱呼當(dāng)時的快速成型機，后來取代了之前的稱謂，成就了現(xiàn)在流行的3D打印這個概念；
2008年，開源3D打印項目RepRap發(fā)布“Darwin”，3D打印機制造進(jìn)入新紀(jì)元；同年，Objet 推出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(chǎn)，藝術(shù)設(shè)計，醫(yī)療等領(lǐng)域，打印出了巧克力、血管、腎臟、飛機、自行車、汽車、玩具、房子、衣服等等產(chǎn)品，已經(jīng)開始慢慢改變我們的生活。
三，一些主流的技術(shù)手段：
1，選擇性激光燒結(jié)（Selective laser sintering，簡稱SLS），這種技術(shù)得用的材料為熱塑性塑料，金屬粉末，陶瓷粉末等；
2，直接金屬粉末激光燒結(jié)（Derect metal laser sintering，簡稱DMLS），可以利用幾乎任何合金作為材料；
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(jìn)行成型制造；
4，薄材成型（Laminated object manufacturing，簡稱LOM），舉個例子，把一張張的紙鋪上去累積而成的模型，當(dāng)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，熔絲制造（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(jié)（Selective heat melting，簡稱SHS），可以把一些熱塑性的粉末變成三維立體模型；
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；
四，3D打印的應(yīng)用
正如前文所說，現(xiàn)在3D打印已經(jīng)應(yīng)用到很多行業(yè)中。我們將會利用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(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了近30年，但它還仍然沒有真正像個人電腦那樣走進(jìn)千家萬戶，成為我們生活的必需品。盡管最幾年3D打印相關(guān)的技術(shù)正在日新月異的變化著，但它似乎還離我們的期待有一定的距離。那我們不妨根據(jù)我們的需求來暢想一下未來的3D打印的發(fā)展方向。
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(jīng)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(jīng)非常強大，但我們生活中用到的物品是多
種多樣的，只有更豐富更實用的材料才能讓3D打印盡快的融入生產(chǎn)和生活。
2，實用性越來越高
從簡單的原型開發(fā)，到打印巧克力，到飛機上的鈦合金部件，3D打印的成品已經(jīng)越來越實用，相信隨著未來材料、機械、電子等方面的進(jìn)步，3D打印機很快發(fā)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(dāng)作否定3D打印的觀點的話，我只能說：每一種改變世界的技術(shù)都會經(jīng)歷同樣的階段，不管是火藥還是計算機。怕的是你發(fā)現(xiàn)不了問題，沒辦法改進(jìn)它。現(xiàn)在既然我們知道它的缺點，工程師們就一定會解決掉這些問題，這只是時間問題。
4，家庭化，個人化，價格下降
每個家庭都有一臺打印機，就像每個家庭都擁有電腦、手機一樣？這是有可能的。現(xiàn)在最便宜的打印機已經(jīng)賣到了300美元左右，甚至你還可以利用網(wǎng)絡(luò)上開
源硬件的相關(guān)資料自己制作一臺。每個家庭都需要一臺3D打印機嗎？也許是的。隨著3D打印機的功能越來越強大，能打印的東西越來越實用，越來越多，包括價
格越來越便宜，相信很多人都會忍不住買一臺放家里，不管是制作裝飾藝術(shù)品還是一些簡單實用的生活用具，它還是很有實用價值的。
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