3D打印機是(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，它不僅可以“打印”出一幢完(wan)整的(de)建筑，甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的(de)物品。

目(mu)前，3D打(da)印已經成為一(yi)種潮流，并開始廣泛應用在設計領域，尤其是(shi)工業設計，數碼產(chan)品開模等，可以(yi)在數小時內完成一(yi)個模具(ju)的(de)打(da)印，節(jie)約了很多(duo)產(chan)品到市(shi)場的(de)開發時間(jian)。

3D打印機工作原理

3D打(da)印機又(you)稱三維打(da)印機，是一(yi)種累積制(zhi)造技術(shu)，即快(kuai)速成(cheng)形(xing)技術(shu)的(de)(de)一(yi)種機器，它(ta)是一(yi)種數(shu)字模型文(wen)件為基礎，運用(yong)特殊(shu)蠟材(cai)、粉末狀金屬(shu)或(huo)塑料(liao)等可粘合材(cai)料(liao)，通過打(da)印一(yi)層層的(de)(de)粘合材(cai)料(liao)來制(zhi)造三維的(de)(de)物(wu)體(ti)。現(xian)階段三維打(da)印機被用(yong)來制(zhi)造產品(pin)。逐層打(da)印的(de)(de)方式(shi)來構造物(wu)體(ti)的(de)(de)技術(shu)。3D打(da)印機的(de)(de)原(yuan)理是把(ba)數(shu)據和原(yuan)料(liao)放進3D打(da)印機中，機器會(hui)按照程序(xu)把(ba)產品(pin)一(yi)層層造出來。

3D打(da)印機堆疊薄層的(de)(de)(de)形(xing)式有(you)多(duo)(duo)種多(duo)(duo)樣(yang)(yang)。3D打(da)印機與傳統打(da)印機最大的(de)(de)(de)區別在(zai)于(yu)它使用的(de)(de)(de)“墨水”是實實在(zai)在(zai)的(de)(de)(de)原(yuan)材料(liao)(liao)，堆疊薄層的(de)(de)(de)形(xing)式有(you)多(duo)(duo)種多(duo)(duo)樣(yang)(yang)，可用于(yu)打(da)印的(de)(de)(de)介質種類(lei)多(duo)(duo)樣(yang)(yang)，從繁多(duo)(duo)的(de)(de)(de)塑料(liao)(liao)到金屬、陶瓷(ci)以及橡膠類(lei)物質。有(you)些打(da)印機還能結合不(bu)同介質，令打(da)印出來的(de)(de)(de)物體一(yi)頭堅硬而(er)另 一(yi)頭柔軟。

1、有些3D打(da)印機使用(yong)“噴(pen)墨(mo)”的方式。即使用(yong)打(da)印機噴(pen)頭將一層(ceng)極薄的液態塑(su)料物質噴(pen)涂(tu)(tu)在(zai)鑄模(mo)托(tuo)盤(pan)上，此涂(tu)(tu)層(ceng)然后被置于紫外(wai)線(xian)下(xia)進(jin)行處(chu)理。之后鑄模(mo)托(tuo)盤(pan)下(xia)降極小的距離，以供(gong)下(xia)一層(ceng)堆疊上來。

2、還有的(de)使用一(yi)種(zhong)叫(jiao)做“熔積(ji)成型(xing)”的(de)技術，整個流程是在噴(pen)頭(tou)內(nei)熔化(hua)塑料，然后通過(guo)沉積(ji)塑料纖維的(de)方式才形成薄(bo)層。

3、還有一些系(xi)統(tong)使用一種(zhong)叫做“激光(guang)燒結”的技(ji)術，以粉末微(wei)粒作為打印介質。粉末微(wei)粒被噴(pen)(pen)撒在鑄模(mo)托盤上形成一層極(ji)薄(bo)的粉末層，熔鑄成指定形狀，然后由噴(pen)(pen)出的液態粘合劑進行固化。

4、有(you)的則是利(li)用(yong)(yong)真空中的電子流熔化粉(fen)末(mo)微粒，當遇到包含孔(kong)洞及懸臂這樣的復雜(za)結構(gou)時(shi)，介(jie)質中就(jiu)需要加入凝膠(jiao)劑或(huo)(huo)(huo)其(qi)他物質以提(ti)供支撐(cheng)或(huo)(huo)(huo)用(yong)(yong)來占據空間。這部分(fen)粉(fen)末(mo)不會(hui)被熔鑄，最后只需用(yong)(yong)水或(huo)(huo)(huo)氣流沖(chong)洗(xi)掉支 撐(cheng)物便可形(xing)成孔(kong)隙。

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3D打印機的工作過程

打印機(ji)通過讀取文件中的(de)橫截(jie)面(mian)信息，用液體狀(zhuang)(zhuang)、粉狀(zhuang)(zhuang)或片狀(zhuang)(zhuang)的(de)材(cai)料將這些(xie)截(jie)面(mian)逐層(ceng)地打印出來，再將各層(ceng)截(jie)面(mian)以各種方式粘(zhan)合起(qi)來從而制造出一個(ge)實(shi)體。這種技術的(de)特點(dian)在(zai)于其幾乎可以造出任何形狀(zhuang)(zhuang)的(de)物品。

3D打(da)(da)印(yin)機打(da)(da)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)截(jie)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)厚度（即Z方(fang)向(xiang)）以(yi)及平面(mian)方(fang)向(xiang)即X-Y方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)分辨(bian)率(lv)是(shi)以(yi)dpi（像素每英寸）或者(zhe)微(wei)米來(lai)計(ji)算的(de)(de)(de)(de)(de)。一(yi)般(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)厚度為100微(wei)米，即 0.1毫米，也有部分打(da)(da)印(yin)機如(ru)Objet Connex 系(xi)列還有三維(wei)(wei) Systems' ProJet 系(xi)列可以(yi)打(da)(da)印(yin)出(chu)16微(wei)米薄的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)層。而平面(mian)方(fang)向(xiang)則(ze)可以(yi)打(da)(da)印(yin)出(chu)跟激(ji)光(guang)打(da)(da)印(yin)機相(xiang)近的(de)(de)(de)(de)(de)分辨(bian)率(lv)。打(da)(da)印(yin)出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)“墨(mo)水滴”的(de)(de)(de)(de)(de)直徑(jing)通(tong)常為50到(dao)100個微(wei)米。 用(yong)(yong)傳統方(fang)法制(zhi)造出(chu)一(yi)個模型通(tong)常需要數小時到(dao)數天，根據模型的(de)(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸以(yi)及復(fu)雜程(cheng)度而定(ding)。而用(yong)(yong)三維(wei)(wei)打(da)(da)印(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)技術(shu)則(ze)可以(yi)將時間縮短為數個小時，當然其是(shi)由打(da)(da)印(yin)機的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing) 能(neng)以(yi)及模型的(de)(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸和復(fu)雜程(cheng)度而定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)。

傳統(tong)的(de)制造(zao)技術如注塑法可(ke)以(yi)(yi)以(yi)(yi)較低的(de)成本(ben)(ben)大量制造(zao)聚合物產品，而三維打印(yin)技術則可(ke)以(yi)(yi)以(yi)(yi)更快，更有彈性以(yi)(yi)及更低成本(ben)(ben)的(de)辦法生產數(shu)量相對較少的(de)產品。一個(ge)桌面(mian)尺寸的(de)三維打印(yin)機就可(ke)以(yi)(yi)滿足設計者或(huo)概念開發(fa)小組制造(zao)模型的(de)需(xu)要。

3D打印機的完成

目前(qian)三維(wei)打印機(ji)的(de)分(fen)(fen)辨率對大多數應(ying)用來說已經(jing)足夠（在彎(wan)曲(qu)的(de)表(biao)(biao)面可能會(hui)比較粗糙(cao)，像(xiang)圖像(xiang)上的(de)鋸齒一樣(yang)），要(yao)獲(huo)得(de)更高分(fen)(fen)辨率的(de)物品(pin)可以通過如(ru)下(xia)方法：先用當前(qian)的(de)三維(wei)打印機(ji)打出稍大一點的(de)物體，再稍微經(jing)過表(biao)(biao)面打磨即可得(de)到表(biao)(biao)面光(guang)滑的(de)“高分(fen)(fen)辨率”物品(pin)。

有些(xie)(xie)技(ji)(ji)術(shu)可以(yi)同時使用多種材(cai)料進行打(da)印。有些(xie)(xie)技(ji)(ji)術(shu)在打(da)印的(de)過程中(zhong)還會用到支撐(cheng)物，比如在打(da)印出一些(xie)(xie)有倒掛狀的(de)物體時就需(xu)要(yao)用到一些(xie)(xie)易于除去的(de)東西（如可溶的(de)東西）作為(wei)支撐(cheng)物。

3D打印技術支撐

許多相互競(jing)爭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技術是可(ke)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。它們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不同之處在于以不同層構(gou)建(jian)(jian)創建(jian)(jian)部件，并且(qie)以可(ke)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式。一(yi)些(xie)方法利用熔化或軟化可(ke)塑性材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法來(lai)制造(zao)打(da)印(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“墨水(shui)”，例如：選擇性激光燒結（selective laser sintering，SLS）和(he)(he)混合(he)沉積建(jian)(jian)模(mo)（fused deposition modeling，FDM），還(huan)(huan)有一(yi)些(xie)技術是用液體(ti)材(cai)(cai)料作為(wei)打(da)印(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“墨水(shui)”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，例如：立體(ti)光固化成型法（stereolithography，SLA）、分層實體(ti)制造(zao)（laminated object manufacturing，LOM）。每(mei)種技術都有各自(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)優缺點，因而一(yi)些(xie)公司會提供多種打(da)印(yin)機(ji)(ji)以供選擇。一(yi)般來(lai)說，主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)考(kao)慮因素是打(da)印(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)和(he)(he)成本，三維(wei)打(da)印(yin)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)價格，物體(ti)原型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本，還(huan)(huan)有材(cai)(cai)料以及(ji)色彩(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)選擇和(he)(he)成本。

可以直(zhi)接打印金屬的(de)打印機(ji)價(jia)格昂貴。有(you)時(shi)候人們(men)會先(xian)使用普通的(de)三維打印機(ji)來制(zhi)作(zuo)模具，然(ran)后用這些模具制(zhi)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(ben)、打印(yin)(yin)精度(du)、材料、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(ye)級(ji)別(bie)3D打印(yin)(yin)機(ji)。