3D打印技术介绍

3D打印技术介绍
相关背景
3D打印已经成为一种潮流，并开始广泛应用在设计领域，尤其是工业设计，
数码产品开模等，可以在数小时内完成一个模具的打印，节约了很多产品从开发
到投入市场的时间。

3D 打印机可以用各种原料打印三维模型，使用3D 辅助设计软件，工程师设
计出一个模型或原型之后，无论设计的是一所房子还是人工心脏瓣膜，之后通过
相关公司生产的3D打印机进行打印，打印的原料可以是有机或者无机的的材料，例如橡胶、塑料，不同的打印机厂商所提供的打印材质不同。

3D打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运
用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

过
去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的
直接制造。

特别是一些高价值应用(比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件)已经
有使用这种技术打印而成的零部件。

“三维打印”意味着这项技术的普及。

3D打
印通常是采用数字技术材料打印机来实现。

这种打印机的产量以及销量在二十一
世纪以来就已经得到了极大的增长，其价格也正逐年下降。

该技术珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工(AEC)，汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程以及其他领域都有所应用。

发明历程和起源
3D打印源自100多年前的照相雕塑和地貌成形技术，上世纪80年代已有雏形，其学名为“快速成型”。

它的原理是:把数据和原料放进3D打印机中，机器
会按照程序把产品一层层造出来。

打印出的产品，可以即时使用。

发明伊始据报道，美国科学家发明了一种可打印出三维效果的打印机，并已
将其成功可打印出塑料制成的固体制品推向市场。

普通打印机能打印一些报告等
平面纸张资料。

而这种最新发明的打印机，它不仅使立体物品的造价降低，且激
发了人们的想象力。

未来三维打印机的应用将会更加广泛。

三维打印机不仅使立
体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。

未来三维打印机的应用将会更加广泛。

在此之前，三维打印机数量很少，大多集中在“科学怪人”和电子产品爱好
者手中。

他们主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。

甚至有
汽车专家打印出了汽车零部件，然后根据塑料模型去订制真正市面上买不到的零
部件。

人们可以在一些电子产品商店购买到这类打印机，工厂也在进行直接销售。

不过物以稀为贵，一套三维打印机的价格从一般的750美元到上等质量的27000
美元不等。

科学家们表示，三维打印机的使用范围还很有限，不过在未来的某
一天人们一定可以通过3D打印机打印出更实用的物品。

发展过程
3D 打印，又称三维打印，它是快速成形技术的一种，它是运用粉末状金属
或塑料等可粘合材料，通过一层又一层的多层打印方式，构造零对象。

模具制造、工业设计用于建造模型，现正发展成产品制造，形成“直接数字化制造”。

一些
高价值应用(如髋关节或牙齿，或飞机零部件)已经有打印而成的零部件出现。

“3D打印”意味着这项技术的普及。

在20世纪80年代中期，SLS被在美国德州
大学奥斯汀分校的卡尔Deckard 博士开发出来并获得专利，项目由 DARPA赞助的。

1979年，类似过程由RFHousholder得到专利，但没有被商业化。

3d打印机1995年，麻省理工创造了“三维打印”一词，当时的毕业生JimBredt和TimAnderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末床
的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。

说到3D打印，就不得不提3D
打印机:3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，通过打印一层层的粘
合材料来制造三维的物体。

现阶段三维打印机被用来制造样品。

2003年以来三
维打印机的销售逐渐扩大，价格也开始下降。

该技术可用于珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工(AEC)，汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理
信息系统，土木工程，和许多其他领域。

最早的3D 打印出现在上个世纪的80年代，价格极其昂贵且所能打印成为一个立体物体。

使用 3D打印机就像打印一封信:轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字
文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维
图像。

而在 3D 打印时，软件通过电脑辅助设计技术(CAD)完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，
直到一个固态物体成型。

3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。

打印特点
3D 打印技术对于生产者来说，可大幅降低生产成本，提高原材料和能源的
使用效率，减少对环境的影响，它还使消费者能根据自己的需求量身定制产品。

[8]3D打印机既不需要用纸，也不需要用墨，而是通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术，使特定金属粉或者记忆材料熔化，并按照电
子模型图的指示一层层重新叠加起来，最终把电子模型图变成实物。

其优点是大
大节省工业样品制作时间，且可以“打印”造型复杂的产品。

因此许多专家认为，这种技术代表制造业发展新趋势。

工作步骤
3D打印机工作步骤是这样的:使用 CAD软件来创建物品，如果你有现成的模
型也可以，比如动物模型、人物、或者微缩建筑等等。

然后通过SD卡或者USB
优盘把它拷贝到3D打印机中，进行打印设置后，打印机就可以把它们打印出来。

3D打印机的工作原理
传统打印机基本一样，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等
架构组成的，打印原理是一样的。

3D打印机主要是在打印前在电脑上设计了一个
完整的三维立体模型，然后再进行打印输出。

[3]3D打印与激光成型技术一样，
采用了分层加工、叠加成型来完成3D实体打印。

每一层的打印过程分为两步，
首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。

然
后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍
保持松散状态。

这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成
型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。

应用领域
3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。

以色
列的Obiet公司认为，3D打印需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。

骨骼打印据国外媒体报道，在不久的将来外科医生们或许就将可以在手术
中现场利用打印设备打印出各种尺寸的骨骼用于临床使用。

这种神奇的3D打印
机已经被制造出来了，而用于替代真实人体骨骼的打印材料则正在紧锣密鼓地测
试之中。

在实验室测试中，这种骨骼替代打印材料已经被证明可以支持人体骨骼
细胞在其中生长，并且其有效性也已经在老鼠和兔子身上得到了验证。

未来数年内，打印出的质量更好的骨骼替代品或将帮助外科手术医师进行骨骼损伤的修复，用于牙医诊所，甚至帮助骨质疏松症患者恢复健康。

性价比
1、价格因素:
大多数桌面级3D打印机的售价在2万元人民币左右，一些国内的仿制品价
格可以低到6000元。

但是据3D打印机代理商透露，国产的3D打印机虽然价格低，但质量很难保障。

对于桌面级3D打印机来说，由于仅能打印塑料产品，因
此使用范围非常有限，而且对于家庭用户来说，3D 打印机的使用成本仍然很高。

因为在打印一个物品之前，人们必须会懂得3D建模，然后将数据转换成3D打印
机能够读取的格式，最后再进行打印。

2、原材料
3D打印不是一项高深艰难的技术。

它与普通打印的区别就在于打印材料。

以
色列的Object是掌握最多打印材料的公司。

它已经可以使用14种基本材料并在
此基础上混搭出 107 种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。

但是，
这些材料种类与人们生活的大千世界里的材料相比，还相差甚远。

不仅如此，这些材料的价格便宜的几百元一公斤，最贵的要四万元左右。

3、社会风险成本
如同核反应既能发电，又能破坏一样。

3D打印技术在初期就让人们看到了一系列隐忧，而未来的发展也会令不少人担心。

如果什么都能彻底复制，想到什么就能制造出什么，听上去很美的同时，也着实让人恐惧。