超浅谈3D打印技术下篇

    昨天的洋洋洒洒近千字，我们搞清楚了两个打着3D旗号其实是基于人类大脑特性而开发出的技术。今天我们正式开始浅谈3D打印技术。（典型科普文章的叙述方式...)

    首先我想引入一个概念——微积分，编编认为3D打印的核心思路其实就是微积分的过程。通俗的讲微分求导就是把一个曲面的轮廓函数提取出来，而积分则是把这个曲面包裹下的面积划分成无限等长的小区间叠加求和。（正如古人所说，不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海）

      3D打印原理亦如此，先要通过特定的途径获取物体的空间轮廓信息，一般有两种方式：一是利于扫描仪对物体的轮廓信息进行提取在软件中直接生成，或者是在特定软件中建立物体的轮廓信息（俗称建模）。所谓轮廓信息，相当于把物体放置在一个XYZ（长宽高）空间坐标系中，物体轮廓所对应的坐标点的数据。在得到了精确的轮廓数据后，软件会把物体轮廓按Z轴（高度）方向“切片”分成一个个薄层，那么每个薄层上显示着一个2维XY坐标系下的物体轮廓线，所有层级叠加起来就是一个完整的物体轮廓。

      到此之前，都是扫描仪外加软件在起着作用，那么接下来3D打印机终于该派上用场了。软件驱动3D打印机按照每个薄层上物体的轮廓线进行绘制（如果只按轮廓线绘制是空心体，轮廓内部亦填充绘制则是实心体），从下到上，不厌其烦层层堆积，最终堆积成为与物体轮廓相同的实体。打个比方，就像切黄瓜，你先把整根黄瓜切成一层层薄片的，再把黄瓜一片片按顺序粘结起来。

      打印原理解释清楚了，下面再简单介绍一下3D打印机。普通打印机喷的是墨水，而3D打印机（FDM熔融沉积式）喷的可能是热塑性塑料、金属、或是可食用材料；普通打印机的喷嘴是在一个平面上直线式的绘制，而3D打印机因为吊臂的设计则可以在XYZ三个方向灵活变动。

       可以说3D打印机是材料化学发展到一定高度的产物，正是因为科学界合成或发现了一些特别的化学材料，大神们才能有机会施展才华，利用这些符合打印条件的化学材料，发明出不同类型的3D打印机。

      如光固化成型，利用光敏树脂平常是液态，遇紫外线照射则会凝结为固体的特性，按照软件中呈现的物体片层的轮廓线对光敏树脂进行紫外线照射使其扫过的部分迅速凝结，层层照射叠加最终成型。

      再如选择性激光烧结，利用特别的金属粉末或尼龙粉末在激光束的照射下能够烧结的特性，按物体的切片轮廓对粉末层层的照射堆积成型。

      还有熔融沉积式，目前发展最为成熟的桌面3D打印机，利用丝状材料加热融化又能迅速凝固成型的特性，材料喷头按照轮廓信息逐层绘制沉积叠加成型。

      3D打印的确很强大，可以快速轻松制作等比例缩放的物体，也可以制作纷繁复杂的艺术品，但受材料的限制，成品材质的局限性大；因为吊臂运动长短约束，每次打印物体的大小也有限制，但可以将一个物体分成若干部分打印，后期粘结拼接。

       写到这里亲该明白3D打印奥妙所在，后期我们还会对3D打印制作过程详细介绍，让读者进一步了解3D打印技术，to be continued。。。

                                            文/北京美瞬科技