3D打印機是什么(me)

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(ta)不僅可以“打印”出一幢(chuang)完整的(de)建筑(zhu)，甚至可以在航天飛(fei)船(chuan)中給宇航員(yuan)打印任何所(suo)需的(de)物品。

目前(qian)，3D打(da)印已經成為一種潮流，并(bing)開(kai)(kai)始廣泛(fan)應用在設(she)計領域，尤其(qi)是工業設(she)計，數(shu)碼產(chan)品(pin)(pin)開(kai)(kai)模(mo)等(deng)，可以(yi)在數(shu)小時內完(wan)成一個模(mo)具(ju)的打(da)印，節約了很多產(chan)品(pin)(pin)到(dao)市場的開(kai)(kai)發時間。

3D打印機工作原理

3D打印(yin)機(ji)又稱三(san)維打印(yin)機(ji)，是一(yi)種累積制(zhi)造(zao)(zao)技(ji)(ji)術(shu)，即快速成形技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)一(yi)種機(ji)器，它是一(yi)種數字模(mo)型文件為基礎(chu)，運(yun)用特殊(shu)蠟材(cai)、粉末(mo)狀金屬(shu)或塑(su)料等可粘合(he)材(cai)料，通過打印(yin)一(yi)層(ceng)層(ceng)的(de)(de)粘合(he)材(cai)料來(lai)制(zhi)造(zao)(zao)三(san)維的(de)(de)物體。現階段(duan)三(san)維打印(yin)機(ji)被用來(lai)制(zhi)造(zao)(zao)產(chan)品。逐層(ceng)打印(yin)的(de)(de)方式(shi)來(lai)構造(zao)(zao)物體的(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)。3D打印(yin)機(ji)的(de)(de)原(yuan)理(li)是把數據和原(yuan)料放進3D打印(yin)機(ji)中(zhong)，機(ji)器會按照程序把產(chan)品一(yi)層(ceng)層(ceng)造(zao)(zao)出(chu)來(lai)。

3D打(da)印(yin)機堆疊(die)薄(bo)(bo)層的(de)形(xing)(xing)式有多(duo)種(zhong)多(duo)樣。3D打(da)印(yin)機與傳統打(da)印(yin)機最大的(de)區別在(zai)于它使用的(de)“墨水(shui)”是實實在(zai)在(zai)的(de)原(yuan)材料(liao)，堆疊(die)薄(bo)(bo)層的(de)形(xing)(xing)式有多(duo)種(zhong)多(duo)樣，可用于打(da)印(yin)的(de)介質種(zhong)類多(duo)樣，從繁多(duo)的(de)塑料(liao)到金屬、陶瓷(ci)以及橡(xiang)膠(jiao)類物(wu)質。有些打(da)印(yin)機還能結(jie)合不(bu)同介質，令(ling)打(da)印(yin)出來的(de)物(wu)體一頭(tou)堅硬而另 一頭(tou)柔(rou)軟。

1、有些3D打(da)印機使用“噴(pen)墨(mo)”的(de)方式。即(ji)使用打(da)印機噴(pen)頭將一層(ceng)極(ji)薄的(de)液態塑料物(wu)質噴(pen)涂在鑄模(mo)托盤上(shang)，此(ci)涂層(ceng)然(ran)后(hou)(hou)被置于(yu)紫(zi)外線(xian)下進行處(chu)理。之后(hou)(hou)鑄模(mo)托盤下降極(ji)小(xiao)的(de)距離(li)，以供下一層(ceng)堆疊上(shang)來。

2、還有的使用一種叫做“熔積成(cheng)(cheng)型”的技術，整個流程是在噴頭內熔化塑料，然后通(tong)過沉積塑料纖(xian)維(wei)的方式才形(xing)成(cheng)(cheng)薄層。

3、還有一些系統(tong)使用一種叫做(zuo)“激光燒結”的(de)(de)技(ji)術，以粉(fen)(fen)末(mo)微粒作為打(da)印介質。粉(fen)(fen)末(mo)微粒被噴撒(sa)在鑄模托盤上形(xing)成(cheng)一層(ceng)極(ji)薄的(de)(de)粉(fen)(fen)末(mo)層(ceng)，熔鑄成(cheng)指定(ding)形(xing)狀，然后由噴出的(de)(de)液態粘合劑進行(xing)固化(hua)。

4、有的(de)(de)則是利用(yong)真(zhen)空中(zhong)的(de)(de)電子流(liu)熔化粉(fen)末(mo)微粒，當遇到包含孔洞及懸臂(bei)這樣(yang)的(de)(de)復雜結(jie)構時，介質中(zhong)就需要(yao)加入凝(ning)膠劑或其他(ta)物質以提供支撐(cheng)或用(yong)來占據空間。這部分粉(fen)末(mo)不會被熔鑄(zhu)，最后只需用(yong)水或氣流(liu)沖洗掉支 撐(cheng)物便可形成孔隙。

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3D打印機的工作過程

打印機(ji)通(tong)過讀(du)取文件中的橫(heng)截(jie)面信息，用液(ye)體狀、粉狀或片狀的材料(liao)將(jiang)這(zhe)些截(jie)面逐層地打印出(chu)(chu)來(lai)，再將(jiang)各層截(jie)面以(yi)各種方式(shi)粘合(he)起來(lai)從而制(zhi)造出(chu)(chu)一個實體。這(zhe)種技術的特(te)點在于其幾乎可以(yi)造出(chu)(chu)任何形狀的物品。

3D打(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)機打(da)(da)(da)(da)出的(de)截面(mian)的(de)厚度（即(ji)Z方(fang)(fang)向(xiang)）以(yi)及平(ping)面(mian)方(fang)(fang)向(xiang)即(ji)X-Y方(fang)(fang)向(xiang)的(de)分辨(bian)率是(shi)以(yi)dpi（像素每(mei)英寸）或者微米(mi)(mi)來(lai)計算的(de)。一般的(de)厚度為(wei)100微米(mi)(mi)，即(ji) 0.1毫米(mi)(mi)，也(ye)有(you)部分打(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)機如Objet Connex 系列(lie)還(huan)有(you)三(san)維 Systems' ProJet 系列(lie)可(ke)以(yi)打(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)出16微米(mi)(mi)薄的(de)一層。而(er)(er)平(ping)面(mian)方(fang)(fang)向(xiang)則可(ke)以(yi)打(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)出跟激光打(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)機相近的(de)分辨(bian)率。打(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)出來(lai)的(de)“墨水滴”的(de)直(zhi)徑通常為(wei)50到100個(ge)微米(mi)(mi)。 用傳(chuan)統方(fang)(fang)法(fa)制造出一個(ge)模(mo)型通常需要數(shu)小時到數(shu)天，根據(ju)模(mo)型的(de)尺寸以(yi)及復雜程(cheng)度而(er)(er)定。而(er)(er)用三(san)維打(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)的(de)技術則可(ke)以(yi)將時間縮短(duan)為(wei)數(shu)個(ge)小時，當然其是(shi)由打(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)機的(de)性 能(neng)以(yi)及模(mo)型的(de)尺寸和復雜程(cheng)度而(er)(er)定的(de)。

傳統的制(zhi)(zhi)造(zao)技術如注塑法(fa)可以(yi)(yi)以(yi)(yi)較(jiao)低的成本(ben)大量(liang)制(zhi)(zhi)造(zao)聚合(he)物(wu)產品(pin)，而(er)三維打(da)(da)印技術則可以(yi)(yi)以(yi)(yi)更快，更有彈(dan)性(xing)以(yi)(yi)及(ji)更低成本(ben)的辦法(fa)生產數量(liang)相對較(jiao)少的產品(pin)。一(yi)個(ge)桌面尺寸(cun)的三維打(da)(da)印機就(jiu)可以(yi)(yi)滿足設計(ji)者(zhe)或概念開發(fa)小組制(zhi)(zhi)造(zao)模型(xing)的需(xu)要。

3D打印機的完成

目前三(san)維打(da)印機(ji)的(de)分辨(bian)率(lv)(lv)對大多(duo)數應用來說已(yi)經足夠(gou)（在彎(wan)曲的(de)表(biao)面(mian)可能會比較粗(cu)糙，像圖像上的(de)鋸齒(chi)一(yi)樣），要(yao)獲得(de)更高(gao)分辨(bian)率(lv)(lv)的(de)物(wu)品(pin)可以(yi)通(tong)過如下(xia)方(fang)法(fa)：先用當(dang)前的(de)三(san)維打(da)印機(ji)打(da)出稍大一(yi)點(dian)的(de)物(wu)體，再稍微經過表(biao)面(mian)打(da)磨即可得(de)到表(biao)面(mian)光滑(hua)的(de)“高(gao)分辨(bian)率(lv)(lv)”物(wu)品(pin)。

有(you)些(xie)(xie)(xie)技術(shu)可以同(tong)時使用多種材(cai)料進行打印。有(you)些(xie)(xie)(xie)技術(shu)在(zai)打印的過程(cheng)中還會用到支撐物，比如在(zai)打印出(chu)一(yi)些(xie)(xie)(xie)有(you)倒掛(gua)狀的物體時就需(xu)要用到一(yi)些(xie)(xie)(xie)易于除去(qu)的東西(xi)（如可溶的東西(xi)）作為(wei)支撐物。

3D打印技術支撐

許多相互競爭的(de)技術是可用(yong)的(de)。它們的(de)不(bu)同之處(chu)在(zai)于以(yi)(yi)(yi)不(bu)同層(ceng)構(gou)建創建部(bu)件，并且以(yi)(yi)(yi)可用(yong)的(de)材(cai)料(liao)的(de)方(fang)式(shi)。一(yi)些(xie)方(fang)法利用(yong)熔化或(huo)軟化可塑性材(cai)料(liao)的(de)方(fang)法來制造(zao)打印的(de)“墨水(shui)”，例(li)如(ru)：選擇(ze)性激(ji)光燒結（selective laser sintering，SLS）和(he)混合沉積建模(mo)（fused deposition modeling，FDM），還(huan)有一(yi)些(xie)技術是用(yong)液體材(cai)料(liao)作為(wei)打印的(de)“墨水(shui)”的(de)，例(li)如(ru)：立體光固(gu)化成(cheng)型法（stereolithography，SLA）、分層(ceng)實體制造(zao)（laminated object manufacturing，LOM）。每種(zhong)技術都(dou)有各自的(de)優缺點，因而(er)一(yi)些(xie)公司會提供(gong)(gong)多種(zhong)打印機以(yi)(yi)(yi)供(gong)(gong)選擇(ze)。一(yi)般來說，主(zhu)要的(de)考慮(lv)因素是打印的(de)速(su)度和(he)成(cheng)本(ben)，三維打印機的(de)價格，物體原型的(de)成(cheng)本(ben)，還(huan)有材(cai)料(liao)以(yi)(yi)(yi)及(ji)色彩的(de)選擇(ze)和(he)成(cheng)本(ben)。

可以直接打(da)印(yin)金屬的打(da)印(yin)機(ji)價格(ge)昂貴。有(you)時候(hou)人們會先使(shi)用普通的三維打(da)印(yin)機(ji)來制作(zuo)模具(ju)，然(ran)后(hou)用這(zhe)些(xie)模具(ju)制作(zuo)金屬部件。

3D打印機分類

根據3D打印(yin)(yin)機(ji)的價格、3D打印(yin)(yin)成本、打印(yin)(yin)精度、材(cai)料、工(gong)藝等，3D打印(yin)(yin)機(ji)主要分為家用和商用3D打印(yin)(yin)機(ji)、工(gong)業級(ji)別3D打印(yin)(yin)機(ji)。