從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，3D打印的前身——快速原型制造開(kāi)始應(yīng)用與工業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，到1995年麻省理工兩名畢業(yè)生首次提出“3D打印”的概念，到現(xiàn)在生物3D打印能制造生物有機(jī)體，3D打印的的發(fā)展真可謂快速迅猛。那么3D打印，這一神奇的新技術(shù)究竟是什么？能和人們的生活發(fā)生什么關(guān)系呢？下面e鍵打印整理分別從原理、軟件、材料、分類等內(nèi)容對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行分析說(shuō)明。 

原理和分類

　　3D打印技術(shù)雖然有好多種，但思路都是一樣的，專業(yè)術(shù)語(yǔ)叫做“分布式材料制造”。舉個(gè)大家都容易看懂的例子：一個(gè)人做一個(gè)柜子那是需要很長(zhǎng)時(shí)間，想要加快的話那就得增加人手，但若人數(shù)固定的話還有什么辦法加快制造速度呢？那就是做一堆積木，然后找個(gè)人將積木按照一定的形狀堆積起來(lái)再一粘就是了——前提是能看懂說(shuō)明書(shū)。

　　分布式材料制造就是這樣將要生產(chǎn)的產(chǎn)品分割成一個(gè)個(gè)小部分，分別制造出來(lái)然后堆積在一起。只不過(guò)這些分割出來(lái)的部件都非常非常小，而且隨著技術(shù)的進(jìn)步，制造精度將不斷提高，分割的部件還會(huì)越來(lái)越小。我們可以把3D打印機(jī)看作是嚴(yán)格遵守說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作的組裝的工人，而那些小部件就是3D打印的“墨水”。

　　條條大路通羅馬，雖然原理都是一樣的，但實(shí)現(xiàn)的方式卻非常多，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)可以分為選擇性激光燒結(jié)法、熔融沉積制造法、光固化成型法和分層實(shí)體制造法。

　　選擇性激光燒結(jié)法，就是放上一大堆金屬粉末，用激光一點(diǎn)點(diǎn)熔融燒結(jié)起來(lái)制造成型。這種方式可靠性高，可以制造金屬構(gòu)件，不過(guò)設(shè)備昂貴技術(shù)性強(qiáng)。目前除了少數(shù)幾家廠商在研發(fā)相同概念的家用型外，基本上還是高精尖端工業(yè)領(lǐng)域在應(yīng)用，比如航空航天和汽車制造行業(yè)。

    熔融沉積制造法比較容易理解，就是把原材料熔化成半流體，然后從噴頭拉成一條條絲狀體堆積成型，有點(diǎn)像牙簽工藝品的制作，這個(gè)絲狀體的直徑也就是這臺(tái)3D打印機(jī)的精度。目前這是主流3D打印機(jī)采用最多的方法。

    光固化成型法和分層實(shí)體制造法的過(guò)程都差不多，都是化立體為平面，一層層制造出來(lái)后堆積起來(lái)。只不過(guò)光固化成型是做減法，分層實(shí)體制造是做加法。目前來(lái)說(shuō)光固化成型法具有精度高、可控型強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合于制造精細(xì)工藝品，比如精美的國(guó)際象棋棋子之類，但其設(shè)備成本高占地大，雖然有一些家用型號(hào)，但還不太普及。分層實(shí)體制造法則更多的是用來(lái)制作工藝品，其成本低材料廣是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，但基本沒(méi)有家用普及的想法。

軟件建模

    市面上幾乎所有的3D建模軟件都可以制作出3D打印機(jī)可以使用的3D建模，包括老牌的CAD軟件AutoCAD，Solidworks等，或者CG類的軟件3DMAX、Maya等等都是可以的。無(wú)非存在一些小問(wèn)題，如：文件格式是否兼容，解讀以及修改是否方便等等。

    不過(guò)對(duì)于非專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，這些軟件都太貴太不方便了。目前3D打印常用來(lái)建模的主要是一些免費(fèi)的開(kāi)源軟件，例如OpenSCAD、Tinkercad、Meshmixer等等。這里特別要提一下OpenSCAD，可以通過(guò)編制程序代碼來(lái)繪圖，只要獲得相關(guān)代碼輸入后就能生成圖形。目前很多網(wǎng)站都以這種代碼作為開(kāi)源形式，因此學(xué)好OpenSCAD可以多一種建模手段而不用非得STL文件不可。

    值得高興的是，用戶可以在e鍵打印官方網(wǎng)站上自動(dòng)轉(zhuǎn)換需要3D打印的標(biāo)準(zhǔn)格式STL，實(shí)現(xiàn)在線轉(zhuǎn)換，目前e鍵打印平臺(tái)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換格式有：stp、igs、obj、brep、rar、zip等。

　　不過(guò)單有這么一份說(shuō)明書(shū)還是不行滴，還要翻譯給3D打印機(jī)“聽(tīng)”才行。在原始圖形文件進(jìn)入3D打印機(jī)前必須通過(guò)一款控制軟件的處理，將圖形“切片”為3D打印機(jī)的操作步驟。這種軟件大多也是開(kāi)源的，所以選擇也很多，常見(jiàn)的有Cura、makerwat、Repetier、slic3r等等，用戶可以挑選適合自己3D打印設(shè)備的軟件。

材料

　　3D打印材料的性能決定著服務(wù)的質(zhì)量，對(duì)于該領(lǐng)域目前的發(fā)展，材料依然是絕對(duì)的瓶頸，這個(gè)問(wèn)題的解決才有以后的定制打印服務(wù)，個(gè)性化打印需求，這是一個(gè)需要?jiǎng)?chuàng)造需求的領(lǐng)域。在此匯總目前的打印材料。

1.ABS與PLA為代表的高強(qiáng)度高韌性塑料PLA具有較低的收縮率，即使打印較大尺寸的模型時(shí)也表現(xiàn)良好PLA具有較低的熔體強(qiáng)度，打印模型更容易塑形，表面光澤性優(yōu)異，色彩艷麗

　　PLA和ABS之間的差異：

　　PLA是晶體，ABS是一種非晶體。

　　當(dāng)你熱ABS慢慢轉(zhuǎn)換凝膠液體：不經(jīng)過(guò)狀態(tài)改變。

　　PLA另一方面是冰凍的水一樣，直接從固體到液體中的一個(gè)步驟。

　　ABS（不要求相變）變得更具流動(dòng)性的進(jìn)一步填滿槍管。

　　因?yàn)闆](méi)有相變，ABS不吸噴嘴的熱能。

　　部分PLA，冷卻噴嘴相變化的風(fēng)險(xiǎn)，使堵塞的風(fēng)險(xiǎn)更大。

如何判斷材料是PLA還是ABS?

答: 從表面上很難判斷,對(duì)比觀察ABS呈亞光,而PLA很光亮. 加熱到195度,PLA可以順暢擠出,ABS不可以. 加熱到220度,ABS可以順暢擠出,.PLA會(huì)出現(xiàn)鼓起的氣泡,甚至被碳化.碳化會(huì)堵住噴嘴,非常危險(xiǎn)

2. 樹(shù)脂

　　光敏樹(shù)脂8000是SLA設(shè)備使用最近兩年才推出來(lái)的材料，適合用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)尺寸有要求的模型產(chǎn)品，打印出來(lái)的產(chǎn)品表面很光滑，這款材料的強(qiáng)度比14120要好。產(chǎn)品外觀后期可以噴涂各種各樣的顏色，但不能耐高溫。

3. Alumide

　　Alumide是一種尼龍混合鋁粉的材料，它采用逐層燒結(jié)的方式將鋁粉凝固，因此它的表面不是那么光滑。

　　另一種經(jīng)打磨的尼龍混合鋁粉材料，比原先的平滑一些。這種材質(zhì)通常用于打造首飾或者一些時(shí)尚產(chǎn)品，打印出來(lái)的成品有金屬質(zhì)感。

　　Alumide材質(zhì)不防水，不可用洗碗機(jī)，不可回收，不可裝盛食品。它能承受172攝氏度以下的溫度，超過(guò)172度它就會(huì)變形。

4.陶瓷

　　這種材質(zhì)由陶瓷細(xì)分經(jīng)混合，燒熔再經(jīng)無(wú)鉛無(wú)毒處理而成。并且它可回收，耐高溫，是杯子、茶托、碗碟，甚至雕像的理想材料。

　　使用陶瓷進(jìn)行3D打印，你必須知道這種材質(zhì)非常麻煩，你設(shè)計(jì)的模型必須可打印，可上釉，可承受高熱和變形。

　　這種材質(zhì)防水，不可使用洗碗機(jī)，可回收，可裝盛食品。500攝氏度以上該種材料會(huì)變形。

　　繪制模型的時(shí)候，你要思考一下如果用濕沙和脆陶來(lái)打印你的模型，是否會(huì)牢固，如果答案是否，那你就要修改你的模型了。為了便于上釉，模型必須有一個(gè)堅(jiān)固的底面去支撐。

5.不銹鋼及金銀鈦為代表的金屬材料

　　金屬是社會(huì)生活中應(yīng)用及其廣泛的材料，是工業(yè)的基石。目前打印行業(yè)金屬的結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)，強(qiáng)度等許多問(wèn)題都還解決。金屬材料在3D打印中的革新將會(huì)帶來(lái)革命

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