3D打印機問(wèn)世，會(huì )將物價(jià)變得更加便宜嗎?每天早上我們一睜眼，似乎就在開(kāi)始消費。教育、吃飯、走路、交通……都是生活中的必要開(kāi)銷(xiāo)，但是物價(jià)卻也是居高不下。近段時(shí)間“3D打印機”成為了一個(gè)十分火熱的話(huà)題。我們也經(jīng)?？吹叫侣?wù)f(shuō)：它已經(jīng)打印出了房子。但是你是不是也非常疑惑?它到底如何打印的?打印出的房子能住嗎?有多大呢?如果真的什么都能打印，以后房子會(huì )不會(huì )很便宜呢?可以說(shuō)是一系列的疑問(wèn)?

3D打印機

3D打印機原理

3D打印機原理在于它是以一種數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構造物體的技術(shù)。近些年來(lái)有一個(gè)新的詞逐漸進(jìn)入人們的視野，那就是“3D打印機”，其實(shí)這個(gè)詞也挺好理解的，就是打印三維立體物件的機器，聽(tīng)起來(lái)像是只存在于科幻片里的東西，但是它其實(shí)已經(jīng)存在很久了，3D打印機原理是什么呢?

它能打印出這么多東西，汽車(chē)、步槍甚至有設計師準備有那個(gè)3D打印機造房子，看起來(lái)真是很不思議，今天就讓我們一起來(lái)探究下3D打印機原理。由于在3D打印機原理中把復雜的三維制造轉化為一系列二維制造的疊加，因而可以在不用模具和工具的條件下生成幾乎任意復雜的零部件，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性。3D打印機原理看著(zhù)很簡(jiǎn)單，現在雖然有一些產(chǎn)品能直接打印出來(lái)，但要打印出精密產(chǎn)品還有很長(cháng)的路要走。

3D打印機多少錢(qián)一臺

根據前瞻產(chǎn)業(yè)院提供的《2016-2021年中國3D打印產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)需求與投資潛力分析報告》顯示，預計在2020年全球3D打印市場(chǎng)規模將達到15000億美元，3D打印機成為了3D打印產(chǎn)業(yè)里面的一個(gè)重要分支。國內在3D打印某些方面已經(jīng)領(lǐng)先全球，并且從“國家領(lǐng)導人”到“普通民眾”對3D打印技術(shù)給予了高度的關(guān)注和極大的熱情。

然而國內很多人對3D打印設備的價(jià)格還比較模糊，對一些網(wǎng)站的報價(jià)也心存疑慮，網(wǎng)上“3D打印機價(jià)格”搜索量一直居高不下。為此我們特別整理出了部分3D打印設備比較官方的售價(jià)表，雖然部分設備價(jià)格有些許變動(dòng)，但總體來(lái)說(shuō)價(jià)格浮動(dòng)應該不會(huì )太大。

3D打印實(shí)驗是美國太空總署未來(lái)重點(diǎn)研究項目之一，3D打印零部件和工具將增強太空任務(wù)的可靠性和安全性，同時(shí)由于不必從地球運輸，可降低太空任務(wù)成本。 3D打印機的操作流程 三維打印通常是采用數字技術(shù)材料打印機來(lái)實(shí)現的。

3D打印機是什么

3D打印機(3D Printers)是一位名為恩里科·迪尼(Enrico Dini)的發(fā)明家設計的一種神奇的打印機，它不僅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品。什么是3D打印機，3D打印機(3DPrinters)簡(jiǎn)稱(chēng)(3DP) 2016年2月3日訊，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結構研究所3D打印工程技術(shù)研發(fā)中心林文雄課題組在國內首次突破了可連續打印的三維物體快速成型關(guān)鍵技術(shù)，并開(kāi)發(fā)出了一款超級快速的連續打印的數字投影(DLP)3D打印機。

早期的三維打印的例子發(fā)生在20世紀80年代，雖然那時(shí)的三維打印機是大型的，昂貴的，所能制造的產(chǎn)品可能非常有限。在1980年代，熱溶解積壓成形(Fused Deposition Modeling，FDM)技術(shù)由S. Scott Crump開(kāi)發(fā)成功，并在1990年代商業(yè)化。

在1980年代中期，SLS被在美國德州大學(xué)奧斯汀分校的卡爾Deckard博士開(kāi)發(fā)出來(lái)并獲得專(zhuān)利，項目由DARPA贊助的。1979年，美國科學(xué)家RFHousholder獲得類(lèi)似“快速成型”技術(shù)的專(zhuān)利，但沒(méi)有被商業(yè)化。在1987年，Chuck Hull發(fā)明的Stereolithography(立體光刻工藝)被授予了專(zhuān)利。

1995 年在麻省理工學(xué)院創(chuàng )造了“三維打印”術(shù)語(yǔ)，當時(shí)的畢業(yè)生Jim Bredt和Tim Anderson修改了噴墨打印機方案，變?yōu)榘鸭s束溶劑擠壓到粉末床，而不是把墨水擠壓在紙張上的方案。該專(zhuān)利隨之而來(lái)的是現代的三維打印企業(yè)Z公司 (Bredt和Anderson創(chuàng )立)和ExOne公司。

該3D打印機的速度達到了創(chuàng )記錄的600mm/h，可以在短短6分鐘內，從樹(shù)脂槽中“拉”出一個(gè)高度為60mm的三維物體，而同樣物體采用傳統的立體光固化成型工藝(SLA)來(lái)打印則需要約10個(gè)小時(shí)，速度提高了足足有100倍! 3D打印發(fā)展簡(jiǎn)史 3D打印思想起源于19世紀末的美國，并在20世紀80年代得以發(fā)展和推廣。3D打印是科技融合體模型中最新的高“維度”的體現之一，中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟把它稱(chēng)作“上上個(gè)世紀的思想，上個(gè)世紀的技術(shù)，這個(gè)世紀的市場(chǎng)”。

3D打印機工作方式

三維打印的設計過(guò)程是：先通過(guò)計算機輔助設計(CAD)或計算機動(dòng)畫(huà)建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面，從而指導打印機逐層打印。設計軟件和打印機之間協(xié)作的標準文件格式是STL文件格式。一個(gè)STL文件使用三角面來(lái)近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過(guò)掃描產(chǎn)生的三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。

3D打印技術(shù)有很多種，現在主流技術(shù)有兩種：一種是堆疊法，一種是燒結。原理基本上都是多層分片打印，堆疊和燒結只是成型技術(shù)的區別。堆疊只能成型塑料之類(lèi)的材質(zhì)，而燒結可以利用激光的高溫對粉末金屬進(jìn)行處理加工出金屬材質(zhì)的東西出來(lái)。

技術(shù)原理是無(wú)論何種成型法，都是采取原料加層方法形成3D物體，每次打印一層材料只有0.1mm-0.2mm厚，與2維打印機相比，3D打印機多了一維，即Z軸，通過(guò)X-Y-Z軸的運動(dòng)，將原料逐層堆積而成。不論堆疊法或燒結法，都會(huì )將設計品分為若干薄層，每次用原材料生成一個(gè)薄層，再通過(guò)逐層疊加獲得3D實(shí)體。這一點(diǎn)它與噴墨打印機工作方法十分類(lèi)似，3D打印機是一層一層地印，而噴墨打印機是一條直線(xiàn)一條直線(xiàn)地噴，通過(guò)若干直線(xiàn)的疊加形成圖像。

它通過(guò)對電腦中三維軟件的識別，進(jìn)行STL(三角網(wǎng)格格式)轉換，再結合切層軟件確定擺放方位和切層路徑，并進(jìn)行切層工作和相關(guān)支撐材料的構造。最后使用噴頭將固態(tài)的線(xiàn)型成型材料加熱成半熔融狀態(tài)之后擠出來(lái)，和支撐材料自下而上，一次一層的構鑄成最終實(shí)體。簡(jiǎn)單的說(shuō)，可以理解為軟件把物體分成若干個(gè)橫截面，而三維打印機將這些橫截面一次一層的沉淀、堆積，最終形成我們所需的實(shí)體。

20世紀80年代中期，SLS被在美國得克薩斯州大學(xué)奧斯汀分校的卡爾Deckard博士開(kāi)發(fā)出來(lái)并獲得專(zhuān)利，項目由DARPA贊助的。 到20世紀80年代后期，美國科學(xué)家發(fā)明了一種可打印出三維效果的打印機，并已將其成功推向市場(chǎng)，3D打印技術(shù)發(fā)展成熟并被廣泛應用。普通打印機能打印一些報告等平面紙張資料。而這種最新發(fā)明的打印機，它不僅使立體物品的造價(jià)降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來(lái)3D打印機的應用將會(huì )更加廣泛。

1995年，麻省理工創(chuàng )造了“三維打印”一詞，當時(shí)的畢業(yè)生JimBredt和TimAnderson修改了噴墨打印機方案，變?yōu)榘鸭s束溶劑擠壓到粉末床的解決方案，而不是把墨水擠壓在紙張上的方案。2003年以來(lái)三維打印機的銷(xiāo)售逐漸擴大，價(jià)格也開(kāi)始下降。 3D打印機的主要特點(diǎn) 3D打印帶來(lái)了世界性制造業(yè)革命，以前是部件設計完全依賴(lài)于生產(chǎn)工藝能否實(shí)現，而3D打印機的出現，將會(huì )顛覆這一生產(chǎn)思路，這使得企業(yè)在生產(chǎn)部件的時(shí)候不再考慮生產(chǎn)工藝問(wèn)題，任何復雜形狀的設計均可以通過(guò)3D打印機來(lái)實(shí)現。

3D打印無(wú)需機械加工或模具，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的物體，從而極大地縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)率。盡管仍有待完善，但3D打印技術(shù)市場(chǎng)潛力巨大，勢必成為未來(lái)制造業(yè)的眾多突破技術(shù)之一。3D打印使得人們可以在一些電子產(chǎn)品商店購買(mǎi)到這類(lèi)打印機，工廠(chǎng)也在進(jìn)行直接銷(xiāo)售。

科學(xué)家們表示，三維打印機的使用范圍還很有限，不過(guò)在未來(lái)的某一天人們一定可以通過(guò)3D打印機打印出更實(shí)用的物品。 3D打印技術(shù)對美國太空總署的太空探索任務(wù)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，國際空間站現有的三成以上的備用部件都可由這臺3D打印機制造。這臺設備將使用聚合物和其他材料，利用擠壓增量制造技術(shù)逐層制造物品。

3D打印機的運用與發(fā)展

自查克·霍爾在1984年制造出了世界上第一臺3D打印機以來(lái)，有關(guān)3D打印機的話(huà)題已經(jīng)從概念走向了現實(shí)，而這一技術(shù)也開(kāi)始對人們日常生活的方方面面產(chǎn)生了影響。隨著(zhù)3D技術(shù)的發(fā)展和普及，3D打印給人們的生活帶來(lái)了無(wú)限可能。

美國著(zhù)名艷星蒂塔·萬(wàn)提斯此前就曾試穿了全球第一件3D打印禮服。設想一下這樣的場(chǎng)景：網(wǎng)購一雙鞋子，但不需要等快遞而是直接輕松點(diǎn)擊“打印”鍵便可。

隨著(zhù)科技的發(fā)展，在當前社會(huì )中，很多全新的資源及技術(shù)都得到了越來(lái)越廣泛的應用。其中，3D打印技術(shù)是一項較為新興的快速成型技術(shù)。3D打印技術(shù)也叫做增材制造技術(shù)，具有較高的先進(jìn)性。因此，在社會(huì )各個(gè)領(lǐng)域中，3D打印機的運用和發(fā)展，都取得了十分良好的效果，極大的提高了各個(gè)領(lǐng)域中的工作效率，對社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展水平也有著(zhù)重要的促進(jìn)作用。

3D打印機使用

3D打印機的流程：

1.輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數字文件便被傳送到一臺噴墨打印機上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。

2.而在3D打印時(shí)，軟件通過(guò)電腦輔助設計技術(shù)(CAD)完成一系列數字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，后者會(huì )將連續的薄型層面堆疊起來(lái)，直到一個(gè)固態(tài)物體成型。

3D打印技術(shù)具體能做什么：

1.3D打印技術(shù)迅速實(shí)現概念建模 3D打印技術(shù)能迅速將設計創(chuàng )意轉變?yōu)閷?shí)物，尤其擅長(cháng)復雜結構的制作，便于設計師與客戶(hù)和企業(yè)團隊有效溝通，有助早期設計驗證，并降低錯誤成本。

2.3D打印技術(shù)快速完成原型測試 產(chǎn)品更新?lián)Q代、新產(chǎn)品研發(fā)都需要反復的驗證、設計完善，利用3D打印技術(shù)及3D打印材料特性，可以在研發(fā)階段快速制造產(chǎn)品原型或零部件原型，進(jìn)行零件匹配度、功能性測試，這大大縮短了新產(chǎn)品的研發(fā)周期，加快新產(chǎn)品上市的時(shí)間，助您搶占最新商機。

3.3D打印技術(shù)可以實(shí)現小批量、定制化產(chǎn)品的直接數字制造(DDM) 直接數字制造(DDM)是根據3DCAD數據進(jìn)行分層并3D打印，直接制造最終產(chǎn)品的制作流程，包括制造產(chǎn)品原型、生產(chǎn)工具或最終零部件等。這種“智能制造”的方式能顯著(zhù)縮短交付時(shí)間和生產(chǎn)成本，并具有小批量生產(chǎn)優(yōu)勢，幫助企業(yè)快速響應客戶(hù)需求及市場(chǎng)變化。

4.打印技術(shù)運用廣泛 3D打印技術(shù)可用于珠寶，鞋類(lèi)，工業(yè)設計，建筑，工程和施工(AEC)，汽車(chē)，航空航天，牙科和醫療產(chǎn)業(yè)，教育，地理信息系統，土木工程，和許多其他領(lǐng)域。常常在模具制造、工業(yè)設計等領(lǐng)域被用于制造模型或者用于一些產(chǎn)品的直接制造，意味著(zhù)這項技術(shù)正在普及。

3D打印案例

1、3D打印機實(shí)際上是增材制造機

我們已經(jīng)聽(tīng)說(shuō)過(guò)許多關(guān)于3D打印機如何神奇的故事，但是它實(shí)際上并不是真正的打印機。它是“增材制造機”，有點(diǎn)像《星際迷航》中的復制機，通過(guò)特制的噴嘴逐層噴灑材料，從而形成復雜的三維物體。

2、3D打印機加工食物

NASA研發(fā)能為宇航員制造“營(yíng)養可口”食品的3D打印機，這些是原料，你不能直接吩咐它，“來(lái)杯伯爵紅茶，要熱的”。但是現在人們已經(jīng)在嘗試用3D打印機來(lái)加工幾種食材，包括扇貝、曲奇餅和墨西哥玉米煎餅。

3、空間站3D打印機打印備用零件

太空制造公司研究人員為國際空間站設計第一條3D打印機，3D打印機在模擬失重飛行中進(jìn)行測試，NASA給國際空間站配置了一臺3D打印機，這樣在空間站工作的人就可以自己打印備用零件了——1970年，當阿波羅13號發(fā)生氧氣罐爆炸事件后，航天員就像《百戰天龍》中的馬蓋先一樣，用膠帶、硬紙板和塑料袋組裝了一個(gè)二氧化碳過(guò)濾器。

4、3D打印技術(shù)醫療最大受益者

3D打印機制造的鈦合金骨骼，北醫三院的骨科醫生研究運用3D打印技術(shù)治病救人，患者用上了3D打印機制造的鈦合金骨骼，不光是比伯的粉絲可以使用3D打印技術(shù)，英國拉夫堡大學(xué)的工程師也用3D打印技術(shù)復制了查理三世的骨骼。

5、3D打印技術(shù)治病救人

3D打印的口腔骨骼，比打印正副骨架更令人激動(dòng)的是打印單塊的骨頭。3D打印在醫療中的應用包括制作下顎骨和臀部。

6、3D打印機制造汽車(chē)

Urbee 2 擁有3D打印的外殼，是一款高效、輕質(zhì)、價(jià)廉而再生產(chǎn)方便的汽車(chē)，這款加拿大Kor Ecologic公司開(kāi)發(fā)的混合動(dòng)力車(chē)在高速公路上的燃油效率能達到每加侖汽油200英里。這款汽車(chē)的內部和外部零件都是用3D打印機制造的。

7、3D打印機制造房子

用3D打印機打一幢房子需220年，先是汽車(chē)，然后是房子。麻省理工大學(xué)的研究者開(kāi)發(fā)了一種仿造骨頭的材料——外部比內部密度大，非常堅固。接下來(lái)可能就是用這種材料建筑房屋了。

8、3D打印機打印芯片與電路

3D打印機納米級F1賽車(chē)，維也納理工學(xué)院使用世界上最快的3D打印機僅4分鐘便打印出一個(gè)納米級F1賽車(chē)。

3D打印機變身

基于研究不同種類(lèi)3D打印耗材性能的差異，采用自制開(kāi)源3D打印機的方法，通過(guò)利用不同種類(lèi)耗材打印三維模型的實(shí)驗，了解了不同3D打印耗材的性能和特點(diǎn)，特別是PLA(聚乳酸)和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)兩大3D打印耗材的特點(diǎn)，分析不同結構3D打印機和耗材的特點(diǎn)和性能優(yōu)劣，更為清晰地了解3D打印機的工作原理，掌握其性能，便于操作和應用。

臺灣科技研究團隊近日研發(fā)了一種3D打印機，其最大的特點(diǎn)就是可用智能手機或平板屏幕上的可見(jiàn)光來(lái)一層層固化樹(shù)脂。這款基于手機的打印設備可在露天打印物體，只需把它放在陰暗角落里即可。一個(gè)外層鍍上獨特樹(shù)脂的大桶被放在智能手機上方，這使得手機發(fā)出的光讓位于大桶上方打印平臺上的物質(zhì)變硬。隨著(zhù)每一層逐漸變硬，這個(gè)平臺逐漸上升直到打印結束。

結語(yǔ)：3D打印技術(shù)是近幾年以來(lái)興起的具有巨大發(fā)展潛力的一項科研技術(shù)。在形形色色的3D打印機市場(chǎng)，各種各樣的打印機的出現，也是預示著(zhù)3D打印這項技術(shù)的潮流已經(jīng)到來(lái)。本文主要是結合現有的3D打印機的結構提出了一些在結構上的創(chuàng )新，并對這方面進(jìn)行了闡述。3D打印思想起源于19世紀末的美國，并在20世紀80年代得以發(fā)展和推廣發(fā)展至今，3D打印機的種類(lèi)也有很多。