資源簡介

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智慧分享
一、什么是3d打印？
3D打印（3D Printing）是一種通過逐層堆積材料的方式來制造物品的技術。它可以實現將計算機中的3D模型轉化為實際物品的過程，具有設計自由度高、制造效率高、成本低等優點。
二、3D打印與2D打印的不同
區別之一打印的效果不同。
傳統的打印方式，呈現出的打印效果只不過是平面化的效果，并不能夠展現立體性的，給予大家帶來的印象就是刻板化，因此傳統的打印技術美學效果并不是非常高。而3D打印不僅僅能夠凸顯出作品設計的整體性，而且還能夠使得作品以立體化空間打印出來，能夠給予大家帶來空間藝術的美感，因此無論從美學價值還是從設計風格來講，3D打印所具有的優點都是非常突出的，這也是該打印風格能夠得到市場越來越受到歡迎的重要原因所在。
區別之二打印細節塑造理念不同。
傳統的打印方式，細節塑造理念就是在平面細節塑造，呈現就是一個平面，例如平面圖、俯視圖等，給予大家帶來的印象其實就是冰山一角。而3D打印技術，解決了知識給予大家帶來冰山一角弊端，其能夠將整個設計的作品，以立體化與直觀化的效果呈現出來，因此呈現的效果更加具有立體性與整體性，這對凸顯出設計的整體核心理念具有重大的幫助。因此，3D打印與普通的打印，在塑造細節的理念存在著重大的不同，可以說3D打印能夠使得設計的作品有血有肉，因此在重要的廣告宣傳以及其他作品設計的過程中，都采用3D打印方式與技術。
三、3D打印技術原理
常見耗材
1. 尼龍
材料特性：尼龍耐高溫、韌性好、強度高。相比其他材料，尼龍具有高流動性、低靜電、低吸水性、熔點適中及制品的高尺寸精度等優異的特性，耐疲勞性和韌性也可滿足需要較高機械性能的工件，是工程塑料3D打印的理想材料。
常見應用：外殼、消費體育用品、復雜的原型塑料零件以及形狀、裝配或功能原型。
顏色：白色偏灰
2.進口光敏樹脂
材料特性：光敏樹脂材料因其光滑度高和耐久性強的特點，被廣泛應用。采用該材料打印的零件可以進行打磨、拋光、上漆、噴涂、電鍍、絲印等后處理工藝，其性能類似于工程塑料ABS。精度高，表面細膩，既做外形外觀件，又可做結構、裝配和功能驗證。
常見應用：家電領域、快速制造、手板模型、電子產品、教育科研、建筑模型、藝術模型、 汽車制造等領域。
顏色：白色
3.紅蠟
材料特性：紅蠟材料和普通光敏樹脂的材料物理特性相似，高精度，打印的模型效果圖案精細，表面質地光滑。
常見應用：廣泛用于公仔、 動漫、 精美藝術品、 珠寶展品等。
顏色：蜜桃色
4.不銹鋼-316L
材料特性：不銹鋼是最廉價的金屬打印材料，高抗拉強度，耐溫性和耐腐蝕性，經3D打印出的高強度不銹鋼制品表面略顯粗糙，且存在麻點。不銹鋼具有各種不同的光面和磨砂面。
常見應用：珠寶、功能構件和小型雕刻品等
顏色：本色
5.鋁合金ALSi10Mg
材料特性：高機械工性和延展性，良好的強度重量比。
常見應用：在航天器制造、機械裝備、交通等領域具有廣泛的應用。
顏色：本色
常見的3D打印累積技術
1.熔融沉積成型技術（Fused Deposition Modeling，又叫FDM）
與通常打印機對比，就是說像把油墨換了一種材料，還可以解釋為一種塑料絲。這些塑料絲通過打印機噴頭的過程中會被加熱，塑料絲便會化掉，變為液體，從噴嘴出去后碰到空氣又凝結。噴嘴不斷地移動到指定位置，噴出塑料液，等它凝結后，再移動到下個位置，最終成型。舉個例子的話，像蛋糕店做裱花蛋糕，把奶油擠在特別的位置，做出造型。
2.光聚合成型技術（Stereo Lithography Appearance，又叫SLA）
這個有點兒黑科技的感覺。采用的材料通常是液體，叫光敏樹脂，這些液體，如果碰到特殊的光線（通常是紫外光）便會凝結起來。運用這一特點，我們先在底座上倒上很薄的一層液體，再用紫外光照射特殊的位置，等它凝結后，把底座向下移動一點，上邊倒第二層液體，照射第二層的特定位置，隨后第三層……周而復始，最終從液體池子里撈起凝結的那部分就OK了。

3.分層實體制造技術：Laminated Object Manufacturing，又叫LOM）
這些方法采用的原材料，還可以把它想象成不干膠紙片，就是說身后有還可以粘到其他東西上的小薄片。第一片放平臺上，用激光或是其他方法切割成我們想要的模樣，隨后貼上第二片，切第二片，再貼上第三片……

4.三維打印粘合成型技術（3DPrinting，又叫3DP）
這也是最像打印機的一種技術，也是最簡單直接的，有多粗暴呢？用膠水把粉末材料粘起來！從總體上就是說在底座上鋪上很薄的一層粉末，隨后有一個噴嘴在這一層的特定位置噴出特制的膠水，被噴了膠水的地方，粉末便會被黏住。比作通常打印機的話，就是說把紙變成了一層粉末，墨水變成了膠水。一層粉末打印成功后，鋪第二層在上面，隨后打印第二層的圖樣，再鋪第三層……周而復始，最終把黏住的整體從粉末堆里面拿出來，就是說我們的零件了。

5.激光粉末成型技術
這個的原材料也是粉末狀，特性是高溫能夠促使這些粉末熔掉。那么鋪一層粉末，用激光把特定部位的粉末融掉后，等它凝結起來，隨后鋪第二層，燒結第二層，隨后第三層……就成一個整體了。這種技術有兩個較為大的分支，一個是選擇性激光燒結技術：Selective Laser Sintering，又叫SLS），另一個是選擇性激光融化技術（Selective Laser Melting，又叫SLM）。
差別在于SLS是融化塑料粉末，例如在打印金屬產品時，需要在金屬粉末中滲入塑料粉末，讓被激光融的塑料粉做為粘結劑。而SLM則是黑科技一樣的存在，它直接將金屬粉末融化，是現階段技術含量最高（想一想那一瞬間融化金屬的溫度和需要的準確度），產品結構和力學性能最好（直接金屬一體成型）的技術，自然，也是成本最高的技術。
3D打印機分類
（1）個人級3D打印機
個人級3D打印機相對較小，可以放在桌面上。多數個人級3D打印機屬于FDM（熔融沉積成型）或DLP（數字光處理）。
因為個人級3D打印機的源碼被開放，所以個人級3D打印機價格相對較低，一般價格處于3000~10000元人民幣之間，國外進口個人級3D打印機（如MakerBot）價格處于2~4萬元人民幣。
個人級3D打印機的打印材料多是高分子材料，如ABS塑料、PLA塑料。個人級3D打印機主要滿足個人用戶使用需求，如創意設計需求等，因此個人級3D打印機的各項技術指標一般不如專業級和工業級3D打印機的技術指標。個人級3D打印機優點是小巧和性價比較高，能幫助設計師完成自己概念設計和創新。
（2）專業級3D打印機
專業級3D打印機可選成型技術和材料較個人級3D打印機多，可打印材料包括：樹脂材料、高分子材料、石膏、生物陶瓷等。專業級3D打印機設備結構和技術原理更先進、更自動化，應用軟件的功能、設備的穩定性較個人級3D打印有較大提升。專業級3D打印機售價一般處于十幾萬至百萬元人民幣之間。
（3）工業級3D打印機
工業級3D打印機基本所制備的零件可以在工業上應用，如模具制造、汽車的尾燈制造、飛機的衍梁層架的結構。
工業級3D打印機設備的復雜性更高，成型原理、制造精度更先進。工業級3D打印機不僅可滿足特殊材料的需求，而且可以制造出符合特殊標準的零件，可滿足零件對材料強度、剛度、韌性的要求，能制造專業級3D打印機和個人級3D打印機制造不出的功能性零件。因此，工業級3D打印機價格較高，基本處于幾百萬元人民幣的水平。
四、3D打印的社會意義
1大規模減少制造業對環境的破壞
傳統的制造方式往往是浪費和破壞環境的。而在許多方面，3D 打印將會減少浪費和碳排放。
(1)減少材料浪費，3D打印只使用構成產品的材料,極大地提高了原材料的利用率。
(2)產品的使用壽命更長，隨著3D打印機的普及,產品部件損壞后使用者可以再打印一個新的,所以整個產品沒有被扔掉,也減輕產品生產商技術服務的壓力。
(3)減少了產品運輸量，在傳統經濟中，很多產品往往經過長途跋涉才能到達消費者手中。
2、創建新的藝術媒介
目前,選用手工方式來進行藝術創作的人越來越少,而3D打印機的出現則為人們帶來了一種新的現代藝術形式。3D 打印技術在文化創意等藝術領域的應用，既包含了個性化的定制和制造,也包含了像珠寶首飾這種藝術品的生產和制造,還有古代藝術的再現等高端藝術品的衍生品,其應用領域的市場前景十分巨大。例如：阿姆斯特丹的梵高博物館已經與富士膠片合作制作了幾個凡·高畫作的 3D 打印副本。
3、在零重力空間進行3D打印
3D打印機可以幫助太空中的宇航員打印零部件，工具和其他小物件，也可以幫助國際空間站進行所需的零件制造。MadeIn Space公司是由一群航天領域退役人員和3D打印愛好者組成的,他們已經與美國宇航局(NASA)馬歇爾太空飛行中心建立了合作關系,準備向太空發射第一臺3D打印機，這臺打印機具備在零重力條件下制造零件的能力。NASA希望3D打印技術能使太空任務更加自始自足。
4、革命性的大規模生產
大規模生產是3D打印面臨的最大挑戰，但隨著大型3D打印機的使用和3D打印技術的迅速發展,能夠快速制造零件的大型3D打印機將徹底打亂傳統制造業的格局。
(1)凡是液體或粉末形式的食物都可以3D打印,所以很自然，3D打印的食物將會很重要；
(2)軍事軍隊使用的機械設備往往是高度定制化,而且容易更換的。現在已經能夠3D打印槍支,所以3D打印技術進入這個行業只是時間問題。
(3)電子小尺寸、形狀規則和材料簡單使得這個行業天然地適合3D打印制造。
(4)玩具家用3D打印機開源設計將改變孩子們創造和游戲的方式。
(5)汽車行業已經開始使用這項技術,據報道,福特公司利用3D打印驗證零部件高端和更小的汽車企業將首先受益。
5.改變醫學和保健
生物3D打印是3D打印發展最快的領域之一。該技術采用噴墨式打印機制造活體組織,Organovo是這一領域領先的公司之一,據報道,他們計劃在2016年推出商業化的3D印肝組織產品。同時他們還與美國國家眼科研究所和國家科學推進轉化中心合作開發打印眼組織。衛理會人體研究所(Human Methodist Research Institute)的研究人員表示他們開發了一種更有效制造細胞的方法,即所謂的細胞塊打印。這種方法可以使制造的細胞100%存活,而不是常見的50%~80%的存活率。
3D打印技術面臨的問題
和所有新技術一樣，3D打印技術也有著自己的缺點，這些缺點會成為3D打印技術發展道路上的絆腳石，從而影響其成長的速度。3D打印也許會給世界帶來一些改變，但如果想成為市場的主流，就要克服以下種種擔憂和可能產生的負面影響：
1.材料的限制：
3D打印的第一個絆腳石，那就是所需材料的限制。雖然高端工業印刷可以實現塑料、某些金屬或者陶瓷打印。但目前無法實現打印的材料都是比較昂貴和稀缺的。
另外，現在的打印機也還沒有達到成熟的水平，無法支持我們在日常生活中所接觸到的各種各樣的材料
研究者們在多材料打印上，已經取得了一定的進展，但除非這些進展達到成熟并有效，否則打印材料依然會是3D打印的一大障礙。
2.機器的限制：
眾所周知，3D打印要成為主流技術（作為一種消耗大的技術）它對機器的要求也是不低的，其復雜性也可想而知。
目前3D打印技術在重建物體的幾何形狀和技能上已經獲得了一定的水平，幾乎任何靜態的形狀都可以被打印出來，但是那些運動的物體和它們的清晰度就難以實現了。
這個困難對于制造商來說也許是可以解決的，但是3D打印技術想要進入普通家庭，每個人都能隨意打印想要的東西，那么機器的限制就必須得到解決才行。
3.知識產權憂慮：
過去的幾十年里，音樂、電影和電視產業中對知識產權的關注變得越來越多。3D打印技術毫無疑問也會涉及這一問題，因為現實中的很多東西都會得到更加廣泛的傳播，人們可以隨意復制任何東西，并且數量不限。如何制定3D打印的法律法規來保護知識產權，也是我們面臨的問題之一。
4.道德的挑戰：
道德是底線。什么樣的東西會違反道德規律，我們是很難界定的，如果有人打印出生物器官或者活體組織，是否有違道德？我們又該如何處理呢？如果無法盡快找到解決方法，相信我們在不久的將來會遇到極大的道德挑戰。

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