3D打印機是(shi)什(shen)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，它不僅可以“打印”出一(yi)幢完整(zheng)的建筑，甚至可以在航天(tian)飛船中(zhong)給(gei)宇航員打印任(ren)何所需的物品。

目(mu)前，3D打印(yin)已(yi)經成為一種潮流，并開(kai)始(shi)廣泛應用在(zai)設(she)計領(ling)域，尤(you)其是工業設(she)計，數(shu)碼產品(pin)開(kai)模等，可以(yi)在(zai)數(shu)小時內(nei)完成一個模具的打印(yin)，節(jie)約了很多(duo)產品(pin)到(dao)市場的開(kai)發時間(jian)。

3D打印機工作原理

3D打印(yin)(yin)(yin)機(ji)又稱三(san)維(wei)打印(yin)(yin)(yin)機(ji)，是(shi)一種(zhong)累積(ji)制(zhi)造(zao)技(ji)術，即快(kuai)速(su)成形(xing)技(ji)術的一種(zhong)機(ji)器(qi)(qi)，它是(shi)一種(zhong)數字模型文件(jian)為(wei)基礎，運用特殊蠟(la)材、粉末狀金屬或(huo)塑料(liao)(liao)等可(ke)粘(zhan)合(he)材料(liao)(liao)，通過打印(yin)(yin)(yin)一層(ceng)層(ceng)的粘(zhan)合(he)材料(liao)(liao)來制(zhi)造(zao)三(san)維(wei)的物體。現階段三(san)維(wei)打印(yin)(yin)(yin)機(ji)被用來制(zhi)造(zao)產(chan)品(pin)。逐層(ceng)打印(yin)(yin)(yin)的方式(shi)來構(gou)造(zao)物體的技(ji)術。3D打印(yin)(yin)(yin)機(ji)的原(yuan)(yuan)理是(shi)把(ba)數據和(he)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)放進3D打印(yin)(yin)(yin)機(ji)中(zhong)，機(ji)器(qi)(qi)會(hui)按照程序把(ba)產(chan)品(pin)一層(ceng)層(ceng)造(zao)出來。

3D打印(yin)(yin)(yin)機(ji)堆(dui)疊(die)薄層(ceng)的(de)形(xing)式(shi)有多(duo)種多(duo)樣。3D打印(yin)(yin)(yin)機(ji)與傳統打印(yin)(yin)(yin)機(ji)最大的(de)區(qu)別在(zai)(zai)于它(ta)使用的(de)“墨水”是實(shi)實(shi)在(zai)(zai)在(zai)(zai)的(de)原材料(liao)，堆(dui)疊(die)薄層(ceng)的(de)形(xing)式(shi)有多(duo)種多(duo)樣，可用于打印(yin)(yin)(yin)的(de)介質種類多(duo)樣，從繁多(duo)的(de)塑料(liao)到金屬、陶瓷以(yi)及橡膠類物質。有些打印(yin)(yin)(yin)機(ji)還能結(jie)合(he)不同介質，令打印(yin)(yin)(yin)出來(lai)的(de)物體(ti)一(yi)頭(tou)堅硬而另 一(yi)頭(tou)柔軟。

1、有些3D打(da)印機使用“噴墨”的方(fang)式。即使用打(da)印機噴頭將一(yi)層極薄的液態塑料物質(zhi)噴涂在鑄模(mo)托盤上(shang)，此涂層然(ran)后(hou)被置于紫外(wai)線下進(jin)行處(chu)理。之后(hou)鑄模(mo)托盤下降極小的距離，以供下一(yi)層堆(dui)疊上(shang)來。

2、還有的使用一種(zhong)叫做“熔積(ji)成型(xing)”的技術，整(zheng)個流(liu)程是(shi)在(zai)噴頭內(nei)熔化塑料，然后(hou)通過沉積(ji)塑料纖(xian)維的方式(shi)才形成薄層。

3、還有一(yi)些系統使用一(yi)種叫做“激光(guang)燒結(jie)”的(de)技術，以粉(fen)末(mo)(mo)微粒作(zuo)為打(da)印介質(zhi)。粉(fen)末(mo)(mo)微粒被噴撒在鑄(zhu)模托(tuo)盤(pan)上形成一(yi)層極薄的(de)粉(fen)末(mo)(mo)層，熔鑄(zhu)成指定形狀，然后由噴出的(de)液態粘合劑進行固化。

4、有的(de)則(ze)是利用(yong)真空(kong)中的(de)電子流熔(rong)化粉末微粒，當遇到包(bao)含孔(kong)洞及懸臂這樣的(de)復雜(za)結構(gou)時，介質中就需要加入凝(ning)膠劑或其他物質以提(ti)供支(zhi)撐(cheng)或用(yong)來占據空(kong)間。這部分粉末不(bu)會(hui)被(bei)熔(rong)鑄，最后只需用(yong)水(shui)或氣流沖洗掉(diao)支(zhi) 撐(cheng)物便可形成(cheng)孔(kong)隙。

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3D打印機的工作過程

打印機通(tong)過(guo)讀取文件中的(de)(de)橫截面(mian)信息，用液(ye)體狀、粉狀或片(pian)狀的(de)(de)材料將這些截面(mian)逐層(ceng)地打印出(chu)(chu)來，再將各層(ceng)截面(mian)以各種(zhong)方式(shi)粘合起(qi)來從而制造(zao)出(chu)(chu)一個實體。這種(zhong)技(ji)術的(de)(de)特點在于其幾乎可以造(zao)出(chu)(chu)任何形狀的(de)(de)物品。

3D打(da)印(yin)機(ji)打(da)出(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)截面的(de)(de)(de)(de)(de)厚度(du)(du)(du)（即(ji)Z方(fang)向(xiang)）以(yi)(yi)(yi)及平(ping)面方(fang)向(xiang)即(ji)X-Y方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)分辨率是以(yi)(yi)(yi)dpi（像素每英寸）或者微(wei)米(mi)(mi)(mi)(mi)來計算的(de)(de)(de)(de)(de)。一般的(de)(de)(de)(de)(de)厚度(du)(du)(du)為100微(wei)米(mi)(mi)(mi)(mi)，即(ji) 0.1毫米(mi)(mi)(mi)(mi)，也有(you)部分打(da)印(yin)機(ji)如Objet Connex 系列還(huan)有(you)三維 Systems' ProJet 系列可以(yi)(yi)(yi)打(da)印(yin)出(chu)(chu)(chu)16微(wei)米(mi)(mi)(mi)(mi)薄(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)一層。而(er)平(ping)面方(fang)向(xiang)則(ze)可以(yi)(yi)(yi)打(da)印(yin)出(chu)(chu)(chu)跟激光打(da)印(yin)機(ji)相近的(de)(de)(de)(de)(de)分辨率。打(da)印(yin)出(chu)(chu)(chu)來的(de)(de)(de)(de)(de)“墨水(shui)滴”的(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑通(tong)常(chang)為50到100個微(wei)米(mi)(mi)(mi)(mi)。 用傳(chuan)統(tong)方(fang)法(fa)制造出(chu)(chu)(chu)一個模型(xing)通(tong)常(chang)需(xu)要數(shu)小時到數(shu)天，根據模型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸以(yi)(yi)(yi)及復雜(za)程(cheng)度(du)(du)(du)而(er)定。而(er)用三維打(da)印(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)技術則(ze)可以(yi)(yi)(yi)將(jiang)時間縮短為數(shu)個小時，當然其(qi)是由打(da)印(yin)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing) 能以(yi)(yi)(yi)及模型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸和復雜(za)程(cheng)度(du)(du)(du)而(er)定的(de)(de)(de)(de)(de)。

傳(chuan)統的制造(zao)技術(shu)如注塑法可以以較低的成本大量制造(zao)聚(ju)合物產品，而三維打印(yin)技術(shu)則可以以更(geng)(geng)快，更(geng)(geng)有彈性以及更(geng)(geng)低成本的辦法生產數量相對較少(shao)的產品。一(yi)個桌(zhuo)面尺寸的三維打印(yin)機就可以滿足(zu)設計者或概念(nian)開發小組(zu)制造(zao)模型(xing)的需要。

3D打印機的完成

目前(qian)三維(wei)打(da)印機(ji)(ji)的(de)分(fen)(fen)辨率(lv)對(dui)大多數應用來說已經(jing)足夠（在彎曲(qu)的(de)表面可(ke)(ke)能會(hui)比較粗糙，像(xiang)(xiang)圖(tu)像(xiang)(xiang)上的(de)鋸(ju)齒一樣），要(yao)獲得更高分(fen)(fen)辨率(lv)的(de)物品可(ke)(ke)以通過(guo)如(ru)下方(fang)法：先用當前(qian)的(de)三維(wei)打(da)印機(ji)(ji)打(da)出稍(shao)(shao)大一點的(de)物體，再稍(shao)(shao)微(wei)經(jing)過(guo)表面打(da)磨即可(ke)(ke)得到表面光滑的(de)“高分(fen)(fen)辨率(lv)”物品。

有(you)些技術可以同(tong)時使用多種材料進行打(da)印(yin)。有(you)些技術在打(da)印(yin)的(de)(de)過程(cheng)中還(huan)會用到支撐物，比如在打(da)印(yin)出一些有(you)倒掛狀的(de)(de)物體時就需要用到一些易于除(chu)去的(de)(de)東(dong)西（如可溶的(de)(de)東(dong)西）作為支撐物。

3D打印技術支撐

許多相互競爭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技術是(shi)可(ke)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。它(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不同之處(chu)在(zai)于以(yi)不同層構建(jian)創建(jian)部(bu)件(jian)，并且以(yi)可(ke)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式。一些方法利用(yong)(yong)熔(rong)化或(huo)軟化可(ke)塑性(xing)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法來制造(zao)打(da)印(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“墨水”，例(li)如：選(xuan)擇(ze)(ze)性(xing)激光(guang)燒(shao)結（selective laser sintering，SLS）和(he)混(hun)合沉積建(jian)模（fused deposition modeling，FDM），還有一些技術是(shi)用(yong)(yong)液體材(cai)料(liao)(liao)作為打(da)印(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“墨水”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，例(li)如：立體光(guang)固化成(cheng)(cheng)型法（stereolithography，SLA）、分層實(shi)體制造(zao)（laminated object manufacturing，LOM）。每種(zhong)(zhong)技術都有各(ge)自的(de)(de)(de)(de)(de)(de)優缺點，因而(er)一些公(gong)司(si)會提供多種(zhong)(zhong)打(da)印(yin)機(ji)以(yi)供選(xuan)擇(ze)(ze)。一般(ban)來說，主要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)考慮因素(su)是(shi)打(da)印(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)和(he)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)，三維(wei)打(da)印(yin)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)價格，物(wu)體原型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)，還有材(cai)料(liao)(liao)以(yi)及色彩的(de)(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)(ze)和(he)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)。

可以直接(jie)打(da)印金屬(shu)的打(da)印機價格昂貴(gui)。有時候人們會先(xian)使用(yong)普(pu)通的三維(wei)打(da)印機來制作模(mo)具，然(ran)后用(yong)這(zhe)些(xie)模(mo)具制作金屬(shu)部(bu)件。

3D打印機分類

根(gen)據3D打(da)印(yin)(yin)機的價(jia)格、3D打(da)印(yin)(yin)成本、打(da)印(yin)(yin)精度、材料(liao)、工藝(yi)等，3D打(da)印(yin)(yin)機主要(yao)分為家(jia)用和商(shang)用3D打(da)印(yin)(yin)機、工業級(ji)別3D打(da)印(yin)(yin)機。