3D打印(yin)機是(shi)什么

3D打印機（3D Printers）是一位名為恩里科·迪尼（Enrico Dini）的發明家設計的一種神奇的打印機，它不(bu)僅(jin)可以(yi)“打印(yin)(yin)”出一幢完整的(de)建筑，甚至(zhi)可以(yi)在航天飛船中(zhong)給宇航員打印(yin)(yin)任何所需的(de)物品。

目前，3D打印已(yi)經成為一種潮流，并(bing)開(kai)始廣(guang)泛應(ying)用在(zai)設(she)計領域(yu)，尤其是工業(ye)設(she)計，數(shu)碼產品開(kai)模(mo)(mo)等，可以(yi)在(zai)數(shu)小時(shi)內完成一個模(mo)(mo)具的打印，節(jie)約了很多產品到(dao)市(shi)場的開(kai)發時(shi)間。

3D打印機工作原理

3D打(da)印(yin)(yin)機(ji)又稱三(san)維打(da)印(yin)(yin)機(ji)，是(shi)一種(zhong)累積制(zhi)造(zao)技術(shu)，即快速成形(xing)技術(shu)的(de)一種(zhong)機(ji)器(qi)，它(ta)是(shi)一種(zhong)數(shu)字模型文件為基(ji)礎(chu)，運用特殊蠟材(cai)、粉末狀金屬或塑料(liao)等可粘(zhan)合(he)材(cai)料(liao)，通過打(da)印(yin)(yin)一層層的(de)粘(zhan)合(he)材(cai)料(liao)來制(zhi)造(zao)三(san)維的(de)物(wu)體(ti)。現階段三(san)維打(da)印(yin)(yin)機(ji)被用來制(zhi)造(zao)產(chan)品。逐(zhu)層打(da)印(yin)(yin)的(de)方式來構造(zao)物(wu)體(ti)的(de)技術(shu)。3D打(da)印(yin)(yin)機(ji)的(de)原(yuan)理是(shi)把數(shu)據(ju)和原(yuan)料(liao)放(fang)進3D打(da)印(yin)(yin)機(ji)中，機(ji)器(qi)會按照程序把產(chan)品一層層造(zao)出來。

3D打(da)印(yin)機堆(dui)疊薄(bo)層(ceng)的形式有(you)多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang)。3D打(da)印(yin)機與傳統打(da)印(yin)機最大的區別(bie)在(zai)于它(ta)使用的“墨水”是實實在(zai)在(zai)的原材料(liao)，堆(dui)疊薄(bo)層(ceng)的形式有(you)多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang)，可用于打(da)印(yin)的介質(zhi)種(zhong)類多(duo)樣(yang)，從繁多(duo)的塑料(liao)到金屬、陶瓷以及橡(xiang)膠類物質(zhi)。有(you)些打(da)印(yin)機還能結合(he)不同介質(zhi)，令打(da)印(yin)出(chu)來(lai)的物體一頭(tou)堅硬而(er)另(ling) 一頭(tou)柔軟。

1、有(you)些3D打印機使用“噴墨”的方式。即使用打印機噴頭將一層(ceng)極薄的液態塑料物質噴涂(tu)在鑄模(mo)托盤上，此涂(tu)層(ceng)然后(hou)被(bei)置于紫外線下(xia)(xia)進(jin)行處(chu)理。之后(hou)鑄模(mo)托盤下(xia)(xia)降極小的距離，以供下(xia)(xia)一層(ceng)堆疊上來。

2、還(huan)有的(de)使(shi)用一種叫做“熔積成(cheng)型”的(de)技術，整個流(liu)程是(shi)在(zai)噴(pen)頭內(nei)熔化塑料，然后通過沉積塑料纖(xian)維的(de)方(fang)式才形(xing)成(cheng)薄層。

3、還(huan)有一(yi)些系統使用(yong)一(yi)種叫做“激(ji)光燒結”的(de)技術(shu)，以粉(fen)末微粒作為(wei)打印(yin)介質。粉(fen)末微粒被噴撒在(zai)鑄(zhu)模托盤上形成一(yi)層極薄的(de)粉(fen)末層，熔鑄(zhu)成指定形狀，然后由噴出的(de)液(ye)態粘合劑進(jin)行固化。

4、有的則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒(li)，當遇(yu)到包含孔(kong)洞(dong)及懸臂這樣的復(fu)雜結構時，介質中就(jiu)需要(yao)加(jia)入凝膠(jiao)劑(ji)或其他(ta)物質以(yi)提供支(zhi)撐(cheng)或用來占據(ju)空間。這部分粉末不會被熔鑄，最后只需用水(shui)或氣流沖洗掉支(zhi) 撐(cheng)物便可形(xing)成孔(kong)隙。

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3D打印機的工作過程

打(da)印(yin)機通(tong)過讀(du)取文件(jian)中的橫(heng)截(jie)面(mian)信息，用液(ye)體狀(zhuang)、粉狀(zhuang)或(huo)片(pian)狀(zhuang)的材料將(jiang)這(zhe)些截(jie)面(mian)逐(zhu)層(ceng)地打(da)印(yin)出(chu)來(lai)，再將(jiang)各(ge)層(ceng)截(jie)面(mian)以(yi)各(ge)種(zhong)方式粘合起來(lai)從(cong)而制(zhi)造出(chu)一個實體。這(zhe)種(zhong)技術的特點在于其幾乎(hu)可以(yi)造出(chu)任何形狀(zhuang)的物品。

3D打(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)打(da)出(chu)的(de)(de)截面(mian)的(de)(de)厚度(du)（即(ji)Z方向）以(yi)及(ji)(ji)平面(mian)方向即(ji)X-Y方向的(de)(de)分辨(bian)(bian)率是以(yi)dpi（像素每英寸）或者微(wei)米(mi)(mi)來計算(suan)的(de)(de)。一般的(de)(de)厚度(du)為(wei)100微(wei)米(mi)(mi)，即(ji) 0.1毫米(mi)(mi)，也有(you)部分打(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)如Objet Connex 系列(lie)還有(you)三維 Systems' ProJet 系列(lie)可(ke)以(yi)打(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)出(chu)16微(wei)米(mi)(mi)薄的(de)(de)一層(ceng)。而(er)(er)平面(mian)方向則(ze)可(ke)以(yi)打(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)出(chu)跟激光打(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)相近的(de)(de)分辨(bian)(bian)率。打(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)出(chu)來的(de)(de)“墨(mo)水滴”的(de)(de)直徑通(tong)常為(wei)50到(dao)100個(ge)微(wei)米(mi)(mi)。 用(yong)傳統(tong)方法制造出(chu)一個(ge)模型通(tong)常需要數(shu)小時到(dao)數(shu)天(tian)，根據模型的(de)(de)尺寸以(yi)及(ji)(ji)復雜(za)程(cheng)度(du)而(er)(er)定。而(er)(er)用(yong)三維打(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)的(de)(de)技術(shu)則(ze)可(ke)以(yi)將(jiang)時間縮短為(wei)數(shu)個(ge)小時，當然其是由打(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)的(de)(de)性 能以(yi)及(ji)(ji)模型的(de)(de)尺寸和復雜(za)程(cheng)度(du)而(er)(er)定的(de)(de)。

傳(chuan)統的(de)制(zhi)造技(ji)術如注塑法可(ke)以(yi)(yi)(yi)以(yi)(yi)(yi)較低的(de)成本大量(liang)制(zhi)造聚合物產(chan)品(pin)，而三維打印(yin)技(ji)術則可(ke)以(yi)(yi)(yi)以(yi)(yi)(yi)更快，更有彈性以(yi)(yi)(yi)及更低成本的(de)辦法生產(chan)數量(liang)相(xiang)對較少的(de)產(chan)品(pin)。一個(ge)桌面尺寸的(de)三維打印(yin)機就可(ke)以(yi)(yi)(yi)滿足(zu)設計(ji)者或概念開發(fa)小組制(zhi)造模型的(de)需(xu)要。

3D打印機的完成

目前三維(wei)打(da)印機(ji)的(de)分(fen)辨(bian)(bian)率(lv)對大多數(shu)應用(yong)來說已經足(zu)夠（在彎曲的(de)表面可(ke)(ke)能(neng)會比較粗糙，像(xiang)圖像(xiang)上(shang)的(de)鋸(ju)齒一樣(yang)），要獲得更高(gao)分(fen)辨(bian)(bian)率(lv)的(de)物(wu)品可(ke)(ke)以通過如下方法：先用(yong)當前的(de)三維(wei)打(da)印機(ji)打(da)出稍大一點的(de)物(wu)體，再稍微經過表面打(da)磨即可(ke)(ke)得到表面光滑的(de)“高(gao)分(fen)辨(bian)(bian)率(lv)”物(wu)品。

有(you)(you)些技術可以同時(shi)使用(yong)多種(zhong)材料(liao)進(jin)行打印(yin)。有(you)(you)些技術在(zai)打印(yin)的(de)(de)過程中還會用(yong)到支撐物，比如在(zai)打印(yin)出(chu)一(yi)些有(you)(you)倒掛狀的(de)(de)物體時(shi)就需要(yao)用(yong)到一(yi)些易于除去的(de)(de)東西（如可溶的(de)(de)東西）作(zuo)為支撐物。

3D打印技術支撐

許多相(xiang)互競(jing)爭的(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)術是(shi)可用的(de)(de)(de)(de)(de)。它們的(de)(de)(de)(de)(de)不同之處在(zai)于以不同層(ceng)構建創建部件(jian)，并且以可用的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)式。一(yi)些方(fang)法(fa)利(li)用熔化(hua)或軟化(hua)可塑性材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)來(lai)制造(zao)打(da)印的(de)(de)(de)(de)(de)“墨(mo)水”，例(li)如：選(xuan)(xuan)擇性激(ji)光(guang)燒結(jie)（selective laser sintering，SLS）和混合沉積建模（fused deposition modeling，FDM），還有(you)(you)一(yi)些技(ji)術是(shi)用液體材(cai)料作為打(da)印的(de)(de)(de)(de)(de)“墨(mo)水”的(de)(de)(de)(de)(de)，例(li)如：立體光(guang)固化(hua)成(cheng)型法(fa)（stereolithography，SLA）、分層(ceng)實體制造(zao)（laminated object manufacturing，LOM）。每種(zhong)技(ji)術都有(you)(you)各自的(de)(de)(de)(de)(de)優缺點，因而一(yi)些公司會提供多種(zhong)打(da)印機(ji)(ji)以供選(xuan)(xuan)擇。一(yi)般(ban)來(lai)說，主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)(de)考慮因素(su)是(shi)打(da)印的(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)和成(cheng)本，三維(wei)打(da)印機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)價格，物體原型的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)本，還有(you)(you)材(cai)料以及色彩的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)擇和成(cheng)本。

可以(yi)直接打印金屬的(de)打印機(ji)價格昂(ang)貴(gui)。有時(shi)候(hou)人們會先使用(yong)普通的(de)三維打印機(ji)來制(zhi)作(zuo)模具，然后用(yong)這些模具制(zhi)作(zuo)金屬部(bu)件。

3D打印機分類

根據3D打印(yin)(yin)機(ji)(ji)的價格、3D打印(yin)(yin)成(cheng)本、打印(yin)(yin)精度、材(cai)料、工藝等，3D打印(yin)(yin)機(ji)(ji)主要分(fen)為家用和商用3D打印(yin)(yin)機(ji)(ji)、工業級別3D打印(yin)(yin)機(ji)(ji)。