一文读懂3D打印技术
一文读懂3D打印技术
如果让你评选当今最能改变世界的一项技术，你会选什么?人工智能、区块链、AR与VR技术，还是默默无闻的3D打印技术呢?相比于前几位火爆全场的科学技术，3D打印仿佛流星一般，爆发刹那的闪耀后就消失眼前，实际上，3D打印技术正在以更快的速度改变着世界。
3D打印机(3D Printers)是一位名为恩里科·迪尼(Enrico Dini)的发明家设计的一种神奇的打印机，它不仅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状。
3D打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。常常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型或者用于一些产品的直接制造，意味着这项技术正在普及。
3D打印的技术原理
3D打印并非是新鲜的技术，这个思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料 打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长，其价格也正逐年下降。
使用打印机就像打印一封信：轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D打印时，软件通过电脑辅助设计技术(CAD)完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。
堆叠薄层的形式有多种多样。有些3D打印机使用“喷墨”的方式。例如，一家名为Objet的以色列3D打印机公司使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质 喷涂在铸模托盘上，此涂层然后被置于紫外线下进行处理。之后铸模托盘下降极小的距离，以供下一层堆叠上来。另外一家总部位于美国明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是在喷头内熔化塑料，然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。
还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷出的液态粘合剂进行固化。它也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。这也正是德国EOS公司在其叠加工艺制造机上使用的技术。而瑞士的Arcam公司则是利用真空中的电子流熔化粉末微粒。
以上提到的这些仅仅是许多成型方式中的一部分。当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时，介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸，最后只需用水或气流冲洗掉支 撑物便可形成孔隙。如今可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另一头柔软。
3D打印技术的发展历史
3D打印源自100多年前美国研究的照相雕塑和地貌成形技术，上世纪80年代已有雏形，其学名为“快速成型”。
在20世纪80年代中期，SLS被在美国得克萨斯州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利，项目由DARPA赞助的。1979年，类似过程由RF Housholder得到专利，但没有被商业化。
1995年，麻省理工创造了“三维打印”一词，当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。
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产品。 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。
3D打印技术的核心制造思想最早起源于19世纪末的美国，到20世纪80年代后期3D打印技术发展成熟并被广泛应用。3D打印是科技融合体模型中最新的高“维度”的体现之一。
目前，三维打印机的使用范围还很有限，不过在未来的某一天人们一定可以通过3D打印机打印出更实用的物品。
3D打印能做什么?
打印服装
早在2013年，维多利亚的秘密时装秀上早已开始展示由3D打印技术制作的服装，当时超模indsayEllingson穿戴着由3D打印机打印的一对翅膀、紧身胸衣和头饰惊艳亮相，至今依旧让人惊叹。
打印人体假肢
2012年，一位苏丹的男孩因为在两军对峙中受伤失去了自己的双手，这件事被MickEbeling了解到，他当时在苏丹成立了一个实验室，同时配备一台3D打印机，可以帮助截肢患者重新用3D打印技术，打印出自己最适合的假肢。
2016年，湖南的3D打印技术企业开发出打印人体骨骼的技术，并开始正式应用。前不久，韩国延世大学卫生系统更宣布他们已经开发出可以正式商业化的3D打印人工义眼，几乎可以以假乱真，由此可见，以后我们也许再也不会在大街上看到任何肢体残疾的人士。
打印你想要的任何东西
实际上，发展到现在，生活中常见的物品几乎都可以用3D打印技术进行制造。例如汽车，早已经可以用3D打印技术制作出来，目前各大发动机厂家甚至还尝试利用3D打印技术制作汽车的引擎。再比如，我们的房子，早前上海的一家建筑公司就已经展出利用3D打印机制作的房屋，虽然看起来不怎么好看，但成本却极为低廉，只需要五万块不到，你就可以拥有属于自己的三方一厅了，前提是那块地得是你的。除了房子，汽车，3D打印还能制作糖果，完全可以食用的糖果，无需担心会出现任何问题，甚至连艺术品、枪支等都可以进行打印。
3D打印技术种类
SLA(Stereo lithography Appearance，立体光固化成型技术)
用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。
SLA是最早实用化的快速成形技术，原材料是液态光敏树脂。其工作原理是：将液态光敏树脂放入加工槽中，开始时工作台的高度与液面相差一个截面层的厚度，经过聚焦的激光按横截面的轮廓对光敏树脂表面进行扫描，被扫描到的光敏树脂会逐渐固化，这样就可以产生了与横截面轮廓相同的固态的树脂工件。此时，工作台会下降一个截面层的高度，固化了的树脂工件就会被在加工槽中周围没有被激光照射过的还处于液态的光敏树脂所淹没，激光再开始按照下一层横截面的轮廓来进行扫描，新固化的树脂会粘在下面一层上，经过如此循环往复，整个工件加工过程就完成了。然后将完成的工件再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。
