【 科普时光 】3D打印为啥这么火 我们来看看它的“前世今生”

3D打印技术起源

        增材制造技术的核心思想是由美国提出，并于1892年提出利用分层制造法构件立体模型的专利。但当时受计算机技术、加工技术以及基础材料等其他因素的影响，并未出现实际应用的3D打印机。

       直至意大利发明家恩里科.迪尼（Enrico  Dini）设计了一种神奇的打印机，它不仅可以“打印”一栋完整的建筑，甚至可以为航天飞机以及其他航天设备里的宇航员打印任何所需的物品形状。为了测试这台大型打印机作业的实际效果，恩里科.迪尼为诺曼.福斯特公司在阿布扎比建造的全球首个绿色乌托邦“马斯达尔城”，打印了一部分建筑的骨架外墙，结果证明安全可行。这也是最早被实际应用于建筑行业的3D打印技术。

3D打印概念

       3D打印技术，属于快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，通过材料逐层叠加制造成型的技术。3D打印技术的种类很多，不同技术用的工艺和方法不同，适用于不同的应用场景。

3D打印技术分类

按照成型原理，3D打印技术分类可以分为FDM熔融沉积成型和光固化成型技术。

”FDM熔融沉积成型”： 使用的打印材料为聚乳酸、ABS塑料。这种技术通过将丝状材料，如热性塑料、蜡或金属的熔丝从加热的喷嘴挤出，按照零件每一层的预定轨迹，以固定的速率进行熔体沉积。

光固化成型技术又可分为SLA、DLP、LCD等，下面我们展开讲解。

“SLA立体光固化技术”，是最早实用化的快速成形技术，其紫外线激光光源，原理是激光在振镜偏转的作用下，按零件截面轮廓逐点扫描光敏树脂表面，光扫描到的树脂就固化，没有扫描到的仍是液态树脂。一层固化完，平台移动一层高度，再扫描固化下一层，最终形成产品。

“LCD选择性区域透光原理”，使用的材料为光敏树脂。光源透过聚光镜，使光源分布均匀，利用液晶屏LCD成像原理，在微型计算机及显示屏驱动电路的驱动下，由计算机程序提供图像信号，在液晶屏幕上出现选择性的透明区域。

“DLP数字光处理成型”，使用的材料为光敏树脂。DLP激光成型技术和SLA立体平板印刷技术比较相似，不过它是使用高分辨率的数字光处理器（DLP）投影仪来固化液态光聚合物，逐层的进行光固化。

SLS选择性激光烧结 ,于1989年由美国人Carl Deckard研制成功。其成型原理是打印前，先用氮气将成型室的氧气置换出来，然后给成型室升温，并保持在粉末的熔点以下。打印时，送粉缸上升一层，铺粉滚筒移动并在工作平台上铺一层粉末材料，然后激光按照零件截面轮廓对粉末进行选择性烧结，使粉末融化继而形成一层固化轮廓。一层烧结完后，工作平台下降一层的高度，再铺上一层粉末，进行下一层烧结，依次循环，从而形成所打印的模型。

分类应用

       创想三维一直致力于3D打印机的市场化应用，为个人、家庭、学校、企业提供高效实惠的3D打印综合方案。如今，创想三维3D打印机已经广泛应用于工业制造、建筑设计、医疗行业、教育创客等领域，成为提质增效的重要技术。

一. 创意设计

个性化的创意制作是现在用户数量最大的群体之一，对他们而言：3D打印可以完成自身想象力直观呈现，快速将创作灵感转化为实际作品，从而满足个体喜好发展。

3D打印模型                 美国物理学教授Sterling利用3D打印机自制兰博基尼跑车

3D打印网络热门模型           3D打印茶具套装

二、建筑模型

传统的建筑模型制作、定制存在着定制要求高、生产周期长的问题，无法满足多次设计、快速输出的需要。3D打印作为DIY即时打印制作工具：1.能结合设计师的个性设计，改变原本周期长的手工制模模式，快速的将完成设计的零件进行打印制作、进行呈现。 2. 3D打印建筑模型真实美观、坚固耐用，可以广泛应用于教育培训实物展示，既节省模型制作成本、又不担心容易损坏。

三、STEAM教育：职业技能教育

传统教育教学方式单一，课程缺乏创意，纯粹的理论学习使学生的大脑僵化，融合 STEAM 教育理念，提供3D打印课程资源，可以让枯燥的课程变得生动起来，促进教师的教学效能， 培养学生的创造潜能，锻炼学生的实践技能。如打印教学模型、开设3D打印课堂、创建3D创客实验室等

四、亲子DIY-玩具打印

随着社会发展，现在家庭大部分都是独生子女，孩子很少有玩伴，难免无聊孤独。虽然家里面的玩具会有很多，但是慢慢地也会失去兴趣。亲子关系比过

去更需要多样经营和维护。用3D打印机进行亲子DIY，既能培养孩子的创新思维，又能满足孩子对玩具的多变需求。

五、医疗应用-假肢、康复器具及医用牙模

3D打印技术在医学领域中具有快速性、准确性，改变了传统的治疗方式，个性化定制与针对病患的精准医疗，让3D打印成为医疗行业的技术新宠。

广泛应用于手术导板、口腔应用、康复器具等。

六、家居装饰品-灯具

传统的灯罩从概念、工业设计、模具制造等流程可能需要相当长的一段时间，而且形式单一，一些灯罩结构复杂无法得到满足。使用3D打印技术后，可以跳过复杂灯罩设计过程，从概念到原型的快速开发设计流程，大大缩短产品的上市时间，大大降低了设计和生产成本。同时，3D打印可以可以个性化定制灯罩。

七、工业制造- 模具制作、工装夹具、手板模型

3D打印有着以下几点优势：1. 可以复杂化、个性化生产   2. 能一次成型，减少工序   3.增材制造，节约原料   4. 优化设计，缩短周期。3D打印技术被广泛应用于模具制作、工装夹具、手板模型等领域。3D打印模具、3D打印工装夹具、手板模型减少了工业制造中的不必要浪费，并且提高了效率。同时，简化了制作成本，使其成本更低、所需的时间更短以及有更多的定制灵活性。

八、珠宝首饰制造

随着3D打印技术发展以及首饰定制化市场扩大，3D打印配合失蜡铸造法的方式极大的迎合了市场需求。珠宝设计师只需要通过电脑软件完成设计，即可使用3D打印来完成首饰的成型，再通过失蜡铸造工艺完成最后的贵金属首饰铸造成型。