[扫盲]到底3D打印是什么？

关于3D打印的信息突然开始铺天盖地起来，似乎万能机器就要实现，第三次工业革命就快到来。但是事实往往是比较赤裸裸的。现在风靡的3D打印风其实是在炒几十年前的冷饭了。

现在媒体提到的3D打印概念其实大部分已经超出了3D打印概念，而将大多数快速样品技术都囊括其中。例如SLA（光固化）、SLS（激光烧结）、FDM（熔融沉积），这些技术事实上是工业行业用了几十年的快速成型技术（RP），并非真正的3D打印。而真正的3D打印（3DP，三维打印）实则是专指在粉末床上用近似普通打印机的机构进行打印，并涂层胶水粘结粉末，而不是将材料融化粘合。

下文我会对每一种技术做个介绍，到时你会发现原来现在流行的Makerbot不是3D打印机。原来打印金属材料的根本不能叫做打印。来看看吧：

（1）SLA（StereoLithography Apperance) 光固化立体造型技术
自1984年的第一台快速成形设备即采用了光固化立体造型的工艺，现在的快速成型设备中，以SLA的研究最为深入，运用也最为广泛。

该技术以光敏树脂的聚合反应为基础。在计算器控制下的紫外雷射，沿着零件各分层截面轮廓，对液态树脂进行逐点扫描，使被扫描的树脂薄层产生聚合反应，由点逐渐形成线，最终形成零件的一个薄层的固化截面，而未被扫描到的树脂保持原来的液态。当一层固化完毕，升降工作台移动一个层片厚度的距离，在上一层已经固化的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂，用以进行再一次的扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此循环往复，直到整个零件原型制造完毕。

这种方法的特点是有较高的精度和较好的表面质量，能制造形状特别复杂（如空心零件）和特别精细（如工艺品、首饰等）的零件。就目前技术而言，SLA工艺在精度方面远超真正的3D打印，当然前者成本也远超后者！

请记住：⑴SLA不是真正的3D打印。⑵因为成本原因，SLA很难获得进一步应用。⑶真正的3D打印由于合适的打印材料一直没有真正突破，尽管成本很低廉，目前其应用也受到很大的制约。

（2）SLS（Selected Laser Sintering）选择性镭射烧结

这种工艺也是以激光器为能量源，通过红外雷射束使塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末均匀地烧结在加工平面上。在工作台上均匀铺上一层很薄（亚毫米级）的粉未作为原料，雷射束在计算器的控制下，通过扫描仪以一定的速度和能量密度按分层面的二维数据扫描。经过雷射束扫描后，相应位置的粉末就烧结成一定厚度的实体片层，未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。这一层扫描完毕，随后需要对下一层进行扫描。先根据物体截层厚度而升降工作台，铺粉滚筒再次将粉末铺平，可以开始新一层的扫描。如此反复，直至扫描完所有层面。去掉多余粉末，并经过打磨、烘干等适当的后处理，即可获得零件。目前应用此工艺时，以蜡粉末及塑料粉末作为原料较多，而用金属粉或陶瓷粉进行粘接或烧结的工艺也已经获得实用。

SLS与SLA成型类似，但是选择烧结精度低于光固化，因此SLS精度低于SLA，但是比真正的3D打印精度高多了，当然前者成本也比后者高多了。

请记住：⑴SLS也不是真正的3D打印。⑵因为成本原因，SLS也很难获得进一步应用。

（3）FDM（Fused Deposition Modeling）熔融沉积造型

1993年美国Stratasys公司开发出了第一台基于熔融沉积造型的设备。将CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制FDM喷嘴移动轨迹的二维几何信息。FDM加热头把热熔性材料（ABS树脂、尼龙、蜡等）加热到临界状态，呈现半流体性质，在计算器控制下，沿CAD确定的二维几何信息运动轨迹，喷头将半流动状态的材料挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层。当一层完毕后，通过垂直升降系统降下新形成层，进行固化。这样层层堆积粘结，自下而上形成一个零件的三维实体。

FDM工艺的关键是保持材料的半流动性。这些材料并没有固定的熔点，需要精确控制其温度。

现在大红大紫的Makerbot，the Cube，还有个RepRap它们都属于这类技术！只不过这些机器都是简化版的，其使用的部件都不是工业级别的。而专业级别的当属FDM的权威Stratasys的产品，例如Mojo，uPrint，Projet系列等。它们之间的差异主要在于产品精度上，当然它们之间还有非常显着的价格差异！

所以说，现在所有基于Makerbot开源的所谓3D打印设备其实都该称为FDM设备。

一般而言，FDM精度和成本低于SLA，高于SLS，尤其是FDM成本比SLA低很多，而操作性又方便很多，可以说是在成本和性能之间获得了一个较佳的平衡点，因此FDM目前应用是最广的。

请记住：⑴FDM也不是真正的3D打印。⑵因为成本原因，FDM从长远来说是不如真正的3D打印。

（4）3DP（3D Printing，三维打印）

三维印刷工艺，也称为三维打印。1989年，美国麻省理工学院的Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty等在美国申请了三维印刷技术的专利，之后EmanuelM. Sachs和John S. Haggerty又多次对该技术进行完善，形成了今天的三维印刷快速成型工艺。通过这个工艺，在每一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离（等于层厚），供粉缸上升一段高度，推出多余粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按照下一个截面的二维几何信息进行运动，有选择地喷射粘结剂，最终构成层面。原理和打印机非常相似，即为三维打印这一名称的由来。铺粉辊铺粉时多余的粉末被粉末收集装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结，从而生产制品。 3DP工艺与SLS工艺都是将粉末材料选择性地粘结成为一个整体。其最大的不同之处在于3DP工艺不用将粉末材料熔融，而是通过喷嘴本身会喷出粘合剂，将这些材料粘合在一起。

Z－Corp的Z Printer是目前最流行的三维印刷机，在建筑业，游戏业，玩具和艺术行业等都有广泛的应用。
结论

3D打印技术专指利用某种材料（一般是液态物质）通过喷射技术将某种材料（主要是固态粉末，液态物质也可以）的快速成型技术。因此，3D打印不同于SLS、FDM、SLA、LOM等其它快速成型技术。

3D打印之所以成为“第三次工业革命”核心的根本原因在于低廉的成本和通用性（理论上，可做成粉末状态的任何物质都可以通过3D打印制成任何形状的产品），而其它快速成型技术则需要相当昂贵的设备（比如激光系统或光固化系统）和成型材料及复杂的操作条件。

3D打印相关基础理论已经比较成熟，目前其面临的最严重挑战是成型设备和材料的制造成本较高以及通用性成型材料的稀少。当前国外3D打印成型材料主要针对钙基、硅基、金属基等无机材料及聚乙烯醇、石蜡、ABS塑料、聚乳酸等有机材料，不仅成本比较高昂，而且应用性能仍旧存在不少问题。尤其是在制取优良柔韧性的弹性产品时，合适的有机类成型材料比较奇缺，因为现有合成塑料粉末材料3D打印成型后粘结强度较弱，而聚乙烯醇、淀粉、纤维素等粉末材料成型后相关应用性能又不满足要求（比如产品在高湿或高温环境下易于变形）。

但是，随着科技的迅速发展，3D打印必将引领第三次工业革命！计算机真正流行前，全世界绝大多数人都不看好计算机，但是计算机制造技术一旦取得突破就迅速带领全人类进入数字智能世界，而作为回报，一直致力于开拓计算机技术的公司和个人都取得令人咋舌的财富、地位、权势和声望。如果能在死去之前取得技术突破，那些一直致力于开拓3D打印技术研究的公司和个人也都会取得令人咋舌的财富、地位、权势和声望
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3D打印粉末材料及粘结溶液的生产技术转让、专利转让请参考：
（1）http://www.cosmtechcn.com/bbs/read.php?tid=37660
（2）http://ishare.iask.sina.com.cn/f/62800199.html
（3）http://ishare.iask.sina.com.cn/f/61714468.html