【 科普時(shí)光 】3D打印為啥這么火 我們來看看它的“前世今生”

3D打印技術(shù)起源

        增材制造技術(shù)的核心思想是由美國提出,，并于1892年提出利用分層制造法構(gòu)件立體模型的專利,。但當(dāng)時(shí)受計(jì)算機(jī)技術(shù)、加工技術(shù)以及基礎(chǔ)材料等其他因素的影響,，并未出現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用的3D打印機(jī),。

       直至意大利發(fā)明家恩里科.迪尼（Enrico  Dini）設(shè)計(jì)了一種神奇的打印機(jī)，它不僅可以“打印”一棟完整的建筑，甚至可以為航天飛機(jī)以及其他航天設(shè)備里的宇航員打印任何所需的物品形狀,。為了測試這臺大型打印機(jī)作業(yè)的實(shí)際效果,，恩里科.迪尼為諾曼.福斯特公司在阿布扎比建造的全球首個(gè)綠色烏托邦“馬斯達(dá)爾城”，打印了一部分建筑的骨架外墻,，結(jié)果證明安全可行,。這也是最早被實(shí)際應(yīng)用于建筑行業(yè)的3D打印技術(shù)。

3D打印概念

       3D打印技術(shù),，屬于快速成形技術(shù)的一種,，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過材料逐層疊加制造成型的技術(shù),。3D打印技術(shù)的種類很多,，不同技術(shù)用的工藝和方法不同，適用于不同的應(yīng)用場景,。

3D打印技術(shù)分類

按照成型原理,，3D打印技術(shù)分類可以分為FDM熔融沉積成型和光固化成型技術(shù)。

”FDM熔融沉積成型”： 使用的打印材料為聚乳酸,、ABS塑料,。這種技術(shù)通過將絲狀材料，如熱性塑料,、蠟或金屬的熔絲從加熱的噴嘴擠出,，按照零件每一層的預(yù)定軌跡，以固定的速率進(jìn)行熔體沉積,。

光固化成型技術(shù)又可分為SLA,、DLP、LCD等,，下面我們展開講解,。

“SLA立體光固化技術(shù)”，是最早實(shí)用化的快速成形技術(shù),，其紫外線激光光源,，原理是激光在振鏡偏轉(zhuǎn)的作用下，按零件截面輪廓逐點(diǎn)掃描光敏樹脂表面,，光掃描到的樹脂就固化,，沒有掃描到的仍是液態(tài)樹脂。一層固化完,，平臺移動一層高度,，再掃描固化下一層，最終形成產(chǎn)品,。

“LCD選擇性區(qū)域透光原理”,，使用的材料為光敏樹脂,。光源透過聚光鏡，使光源分布均勻,，利用液晶屏LCD成像原理,，在微型計(jì)算機(jī)及顯示屏驅(qū)動電路的驅(qū)動下，由計(jì)算機(jī)程序提供圖像信號,，在液晶屏幕上出現(xiàn)選擇性的透明區(qū)域,。

“DLP數(shù)字光處理成型”，使用的材料為光敏樹脂,。DLP激光成型技術(shù)和SLA立體平板印刷技術(shù)比較相似,，不過它是使用高分辨率的數(shù)字光處理器（DLP）投影儀來固化液態(tài)光聚合物，逐層的進(jìn)行光固化,。

SLS選擇性激光燒結(jié) ,于1989年由美國人Carl Deckard研制成功,。其成型原理是打印前，先用氮?dú)鈱⒊尚褪业难鯕庵脫Q出來,，然后給成型室升溫,，并保持在粉末的熔點(diǎn)以下。打印時(shí),，送粉缸上升一層,，鋪粉滾筒移動并在工作平臺上鋪一層粉末材料，然后激光按照零件截面輪廓對粉末進(jìn)行選擇性燒結(jié),，使粉末融化繼而形成一層固化輪廓,。一層燒結(jié)完后,，工作平臺下降一層的高度,，再鋪上一層粉末，進(jìn)行下一層燒結(jié),，依次循環(huán),，從而形成所打印的模型。

分類應(yīng)用

       創(chuàng)想三維一直致力于3D打印機(jī)的市場化應(yīng)用,，為個(gè)人,、家庭、學(xué)校,、企業(yè)提供高效實(shí)惠的3D打印綜合方案,。如今，創(chuàng)想三維3D打印機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造,、建筑設(shè)計(jì),、醫(yī)療行業(yè)、教育創(chuàng)客等領(lǐng)域,，成為提質(zhì)增效的重要技術(shù),。

一. 創(chuàng)意設(shè)計(jì)

個(gè)性化的創(chuàng)意制作是現(xiàn)在用戶數(shù)量最大的群體之一,，對他們而言：3D打印可以完成自身想象力直觀呈現(xiàn)，快速將創(chuàng)作靈感轉(zhuǎn)化為實(shí)際作品,，從而滿足個(gè)體喜好發(fā)展,。

3D打印模型                 美國物理學(xué)教授Sterling利用3D打印機(jī)自制蘭博基尼跑車

3D打印網(wǎng)絡(luò)熱門模型           3D打印茶具套裝

二、建筑模型

傳統(tǒng)的建筑模型制作,、定制存在著定制要求高,、生產(chǎn)周期長的問題，無法滿足多次設(shè)計(jì),、快速輸出的需要,。3D打印作為DIY即時(shí)打印制作工具：1.能結(jié)合設(shè)計(jì)師的個(gè)性設(shè)計(jì)，改變原本周期長的手工制模模式,，快速的將完成設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行打印制作,、進(jìn)行呈現(xiàn)。 2. 3D打印建筑模型真實(shí)美觀,、堅(jiān)固耐用,，可以廣泛應(yīng)用于教育培訓(xùn)實(shí)物展示，既節(jié)省模型制作成本,、又不擔(dān)心容易損壞,。

三、STEAM教育：職業(yè)技能教育

傳統(tǒng)教育教學(xué)方式單一,，課程缺乏創(chuàng)意,，純粹的理論學(xué)習(xí)使學(xué)生的大腦僵化，融合 STEAM 教育理念,，提供3D打印課程資源,，可以讓枯燥的課程變得生動起來，促進(jìn)教師的教學(xué)效能,， 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造潛能,，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐技能。如打印教學(xué)模型,、開設(shè)3D打印課堂,、創(chuàng)建3D創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室等

四、親子DIY-玩具打印

隨著社會發(fā)展,，現(xiàn)在家庭大部分都是獨(dú)生子女,，孩子很少有玩伴，難免無聊孤獨(dú),。雖然家里面的玩具會有很多,，但是慢慢地也會失去興趣。親子關(guān)系比過

去更需要多樣經(jīng)營和維護(hù),。用3D打印機(jī)進(jìn)行親子DIY,，既能培養(yǎng)孩子的創(chuàng)新思維,，又能滿足孩子對玩具的多變需求。

五,、醫(yī)療應(yīng)用-假肢,、康復(fù)器具及醫(yī)用牙模

3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中具有快速性、準(zhǔn)確性,，改變了傳統(tǒng)的治療方式,，個(gè)性化定制與針對病患的精準(zhǔn)醫(yī)療，讓3D打印成為醫(yī)療行業(yè)的技術(shù)新寵,。

廣泛應(yīng)用于手術(shù)導(dǎo)板,、口腔應(yīng)用、康復(fù)器具等,。

六,、家居裝飾品-燈具

傳統(tǒng)的燈罩從概念、工業(yè)設(shè)計(jì),、模具制造等流程可能需要相當(dāng)長的一段時(shí)間,，而且形式單一，一些燈罩結(jié)構(gòu)復(fù)雜無法得到滿足,。使用3D打印技術(shù)后,，可以跳過復(fù)雜燈罩設(shè)計(jì)過程，從概念到原型的快速開發(fā)設(shè)計(jì)流程,，大大縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間,，大大降低了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本。同時(shí),，3D打印可以可以個(gè)性化定制燈罩,。

七、工業(yè)制造- 模具制作,、工裝夾具,、手板模型

3D打印有著以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：1. 可以復(fù)雜化,、個(gè)性化生產(chǎn)   2. 能一次成型,，減少工序   3.增材制造，節(jié)約原料   4. 優(yōu)化設(shè)計(jì),，縮短周期,。3D打印技術(shù)被廣泛應(yīng)用于模具制作、工裝夾具,、手板模型等領(lǐng)域,。3D打印模具、3D打印工裝夾具,、手板模型減少了工業(yè)制造中的不必要浪費(fèi),，并且提高了效率,。同時(shí)，簡化了制作成本,，使其成本更低,、所需的時(shí)間更短以及有更多的定制靈活性。

八,、珠寶首飾制造

隨著3D打印技術(shù)發(fā)展以及首飾定制化市場擴(kuò)大,，3D打印配合失蠟鑄造法的方式極大的迎合了市場需求。珠寶設(shè)計(jì)師只需要通過電腦軟件完成設(shè)計(jì),，即可使用3D打印來完成首飾的成型,，再通過失蠟鑄造工藝完成最后的貴金屬首飾鑄造成型。