3D打印機(ji)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(ta)不(bu)僅可以“打印(yin)”出一(yi)幢完整的建筑，甚至可以在航(hang)天飛船中(zhong)給宇(yu)航(hang)員打印(yin)任何所需的物(wu)品。

目前，3D打印已經成為(wei)一種潮流，并開(kai)始廣泛應(ying)用在(zai)設(she)計(ji)領(ling)域(yu)，尤(you)其是工(gong)業設(she)計(ji)，數(shu)碼產品開(kai)模等，可以在(zai)數(shu)小時(shi)內(nei)完成一個模具的(de)打印，節(jie)約(yue)了很多產品到市(shi)場的(de)開(kai)發時(shi)間。

3D打印機工作原理

3D打印機(ji)又稱三維打印機(ji)，是(shi)一種(zhong)累積(ji)制造(zao)(zao)技(ji)術(shu)(shu)，即快速成形技(ji)術(shu)(shu)的(de)一種(zhong)機(ji)器(qi)(qi)，它是(shi)一種(zhong)數(shu)(shu)字(zi)模型文件為基礎，運用特殊(shu)蠟(la)材、粉末狀金屬(shu)或(huo)塑料(liao)(liao)等可粘合(he)材料(liao)(liao)，通過(guo)打印一層層的(de)粘合(he)材料(liao)(liao)來(lai)制造(zao)(zao)三維的(de)物(wu)體(ti)。現階(jie)段三維打印機(ji)被用來(lai)制造(zao)(zao)產(chan)品(pin)。逐層打印的(de)方式來(lai)構(gou)造(zao)(zao)物(wu)體(ti)的(de)技(ji)術(shu)(shu)。3D打印機(ji)的(de)原(yuan)理是(shi)把數(shu)(shu)據和(he)原(yuan)料(liao)(liao)放(fang)進3D打印機(ji)中(zhong)，機(ji)器(qi)(qi)會(hui)按(an)照程序把產(chan)品(pin)一層層造(zao)(zao)出來(lai)。

3D打印(yin)(yin)機堆(dui)疊薄層的(de)形式(shi)有(you)多(duo)(duo)種(zhong)多(duo)(duo)樣。3D打印(yin)(yin)機與傳(chuan)統打印(yin)(yin)機最大的(de)區別在(zai)于它(ta)使(shi)用的(de)“墨水(shui)”是實實在(zai)在(zai)的(de)原材料(liao)(liao)，堆(dui)疊薄層的(de)形式(shi)有(you)多(duo)(duo)種(zhong)多(duo)(duo)樣，可用于打印(yin)(yin)的(de)介質(zhi)種(zhong)類(lei)多(duo)(duo)樣，從繁多(duo)(duo)的(de)塑料(liao)(liao)到金屬、陶瓷以及橡膠類(lei)物質(zhi)。有(you)些(xie)打印(yin)(yin)機還能結合不同介質(zhi)，令(ling)打印(yin)(yin)出(chu)來的(de)物體一頭堅硬而另 一頭柔軟(ruan)。

1、有(you)些3D打印(yin)機使用(yong)“噴墨”的方式。即(ji)使用(yong)打印(yin)機噴頭將一層極薄的液態塑(su)料物(wu)質噴涂在鑄模(mo)托盤上，此涂層然后(hou)被置(zhi)于(yu)紫外線下(xia)進(jin)行處理。之后(hou)鑄模(mo)托盤下(xia)降極小的距離，以供下(xia)一層堆疊上來。

2、還(huan)有的使用一種叫做“熔(rong)積(ji)成型”的技術，整(zheng)個流程是在噴頭內熔(rong)化塑(su)料，然后通過(guo)沉積(ji)塑(su)料纖維(wei)的方式才形成薄(bo)層(ceng)。

3、還有一些系(xi)統使(shi)用一種叫做“激光燒結”的技(ji)術，以粉(fen)(fen)末微粒(li)作為打印(yin)介質。粉(fen)(fen)末微粒(li)被(bei)噴(pen)撒(sa)在鑄(zhu)模托(tuo)盤上形成一層極薄(bo)的粉(fen)(fen)末層，熔鑄(zhu)成指定(ding)形狀，然后(hou)由噴(pen)出的液態粘合(he)劑(ji)進(jin)行固化。

4、有的則(ze)是利用真(zhen)空中(zhong)的電子流熔(rong)(rong)化粉末微粒，當遇(yu)到包(bao)含孔(kong)洞(dong)及懸臂(bei)這(zhe)樣(yang)的復(fu)雜結構時，介質中(zhong)就需(xu)(xu)要加入凝(ning)膠(jiao)劑或(huo)其他物質以提(ti)供支(zhi)撐或(huo)用來占據空間。這(zhe)部分(fen)粉末不會被熔(rong)(rong)鑄，最后只需(xu)(xu)用水(shui)或(huo)氣流沖洗掉支(zhi) 撐物便可(ke)形(xing)成孔(kong)隙。

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3D打印機的工作過程

打(da)印機通過讀(du)取文件(jian)中(zhong)的(de)橫截面信息(xi)，用(yong)液體(ti)狀、粉狀或片狀的(de)材料將這(zhe)些截面逐層地打(da)印出來，再將各(ge)層截面以(yi)各(ge)種方式(shi)粘合起來從而(er)制(zhi)造出一個實體(ti)。這(zhe)種技術的(de)特點(dian)在于其幾乎可(ke)以(yi)造出任何形(xing)狀的(de)物品。

3D打(da)印機打(da)出(chu)(chu)的(de)截面的(de)厚(hou)度(du)（即Z方(fang)向(xiang)）以及(ji)平面方(fang)向(xiang)即X-Y方(fang)向(xiang)的(de)分(fen)辨(bian)(bian)率(lv)是(shi)(shi)以dpi（像素(su)每英(ying)寸(cun)）或者微米(mi)來(lai)(lai)計算的(de)。一般的(de)厚(hou)度(du)為100微米(mi)，即 0.1毫米(mi)，也(ye)有部(bu)分(fen)打(da)印機如Objet Connex 系(xi)列(lie)還有三(san)維(wei) Systems' ProJet 系(xi)列(lie)可(ke)(ke)以打(da)印出(chu)(chu)16微米(mi)薄的(de)一層。而平面方(fang)向(xiang)則可(ke)(ke)以打(da)印出(chu)(chu)跟激光(guang)打(da)印機相近(jin)的(de)分(fen)辨(bian)(bian)率(lv)。打(da)印出(chu)(chu)來(lai)(lai)的(de)“墨(mo)水(shui)滴”的(de)直徑通常(chang)為50到100個微米(mi)。 用傳統方(fang)法制造(zao)出(chu)(chu)一個模型通常(chang)需(xu)要數(shu)小(xiao)時到數(shu)天，根據(ju)模型的(de)尺寸(cun)以及(ji)復雜程度(du)而定(ding)。而用三(san)維(wei)打(da)印的(de)技術則可(ke)(ke)以將時間縮短為數(shu)個小(xiao)時，當然(ran)其是(shi)(shi)由打(da)印機的(de)性(xing) 能以及(ji)模型的(de)尺寸(cun)和復雜程度(du)而定(ding)的(de)。

傳統(tong)的制造(zao)(zao)技術(shu)如注塑(su)法可以(yi)(yi)以(yi)(yi)較(jiao)低(di)的成(cheng)本大量制造(zao)(zao)聚合物(wu)產品(pin)，而三維打(da)印(yin)技術(shu)則(ze)可以(yi)(yi)以(yi)(yi)更快，更有彈性以(yi)(yi)及更低(di)成(cheng)本的辦法生產數量相對較(jiao)少的產品(pin)。一個桌面尺寸的三維打(da)印(yin)機就可以(yi)(yi)滿(man)足設計者或概念開發小組制造(zao)(zao)模型的需要。

3D打印機的完成

目前三維打印(yin)機的分(fen)辨率(lv)對大(da)多(duo)數應用(yong)(yong)來(lai)說已經(jing)足夠（在彎(wan)曲(qu)的表面可(ke)能會比(bi)較粗糙(cao)，像(xiang)圖(tu)像(xiang)上的鋸齒一樣(yang)），要獲(huo)得更(geng)高分(fen)辨率(lv)的物(wu)(wu)品(pin)可(ke)以通過(guo)如下方(fang)法：先用(yong)(yong)當前的三維打印(yin)機打出稍(shao)大(da)一點的物(wu)(wu)體，再稍(shao)微經(jing)過(guo)表面打磨即可(ke)得到(dao)表面光滑的“高分(fen)辨率(lv)”物(wu)(wu)品(pin)。

有(you)些(xie)(xie)技術可以同(tong)時使用多種(zhong)材(cai)料進行(xing)打印(yin)。有(you)些(xie)(xie)技術在打印(yin)的(de)(de)過程中還會用到支(zhi)撐(cheng)物(wu)(wu)，比(bi)如在打印(yin)出一(yi)些(xie)(xie)有(you)倒掛狀的(de)(de)物(wu)(wu)體時就需要用到一(yi)些(xie)(xie)易于除去(qu)的(de)(de)東西(xi)（如可溶(rong)的(de)(de)東西(xi)）作為支(zhi)撐(cheng)物(wu)(wu)。

3D打印技術支撐

許多(duo)相互競爭的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)是可用的(de)(de)(de)。它們的(de)(de)(de)不同之處(chu)在于以不同層構建(jian)創建(jian)部件，并(bing)且以可用的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)方(fang)式。一(yi)些方(fang)法(fa)(fa)利用熔化(hua)或軟(ruan)化(hua)可塑性材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)來(lai)(lai)制造打(da)印(yin)的(de)(de)(de)“墨(mo)水(shui)”，例(li)如：選擇(ze)性激光燒結（selective laser sintering，SLS）和混合沉積建(jian)模（fused deposition modeling，FDM），還有(you)(you)一(yi)些技(ji)術(shu)是用液體(ti)(ti)材(cai)料(liao)作為打(da)印(yin)的(de)(de)(de)“墨(mo)水(shui)”的(de)(de)(de)，例(li)如：立體(ti)(ti)光固化(hua)成型(xing)法(fa)(fa)（stereolithography，SLA）、分層實體(ti)(ti)制造（laminated object manufacturing，LOM）。每種(zhong)技(ji)術(shu)都有(you)(you)各自的(de)(de)(de)優缺點(dian)，因而(er)一(yi)些公(gong)司會提供多(duo)種(zhong)打(da)印(yin)機(ji)以供選擇(ze)。一(yi)般來(lai)(lai)說，主(zhu)要的(de)(de)(de)考慮因素是打(da)印(yin)的(de)(de)(de)速度和成本，三維打(da)印(yin)機(ji)的(de)(de)(de)價格，物體(ti)(ti)原型(xing)的(de)(de)(de)成本，還有(you)(you)材(cai)料(liao)以及色彩的(de)(de)(de)選擇(ze)和成本。

可以直接打印(yin)金屬的打印(yin)機(ji)價格昂貴。有(you)時候人(ren)們會先(xian)使用(yong)(yong)普通的三維(wei)打印(yin)機(ji)來制作模(mo)具，然后用(yong)(yong)這些模(mo)具制作金屬部件。

3D打印機分類

根據3D打(da)印(yin)機(ji)(ji)的價格、3D打(da)印(yin)成本、打(da)印(yin)精度、材料(liao)、工藝等，3D打(da)印(yin)機(ji)(ji)主要分為家用和商用3D打(da)印(yin)機(ji)(ji)、工業級(ji)別3D打(da)印(yin)機(ji)(ji)。