3d打（dǎ）印機

3D打印機（3D Printers）是一（yī）位名為恩（ēn）裏科·迪尼（ní）（Enrico Dini）的發明（míng）家設計（jì）的一種神奇的（de）打印機，它不僅可以“打印”出一幢完整的建築，甚至可以在航天（tiān）飛船（chuán）中給宇航員打印任何所需的物品。

 

背景介（jiè）紹 

3D打（dǎ）印已經成為一種潮流，並開始廣泛應用在設計領（lǐng）域，尤其是工業設計，數碼產品（pǐn）開（kāi）模等，可以（yǐ）在數（shù）小時（shí）內完成一（yī）個模具的打印，節約了很多產品到市場的開發時間。

 3D 打印機可（kě）以用各種（zhǒng）原料打印（yìn）三維模型，使用（yòng）3D 輔助設計軟件，工程師設計出一個模型或原型之後，無論設計的是一所房子還是人工心髒瓣膜，之後通過相關公（gōng）司生產的3D打印機進（jìn）行打印（yìn），打印的原料可以是有機或者（zhě）無機的的（de）材料，例（lì）如橡膠、塑料（liào）、甚至是人體器官，不同的打（dǎ）印機廠（chǎng）商所提供的打印材質（zhì）不同。

3D打印機（3D Printers）是一位名為恩裏科·迪尼（Enrico Dini）的發明家設計的一（yī）種（zhǒng）神奇的打印機，它不僅可以“打印”出一幢完整的建築，甚至可以在航（háng）天飛船中（zhōng）給宇航員打印任何（hé）所需的物品。

 

 

背景 

3D打（dǎ）印已經成為一種（zhǒng）潮流，並開始（shǐ）廣泛應用在設計領域，尤其是工（gōng）業設計，數碼（mǎ）產品開模等，可以在數小時內完成一個模具的打印，節約（yuē）了很多產品到市場的開（kāi）發時間。

3D 打印機可以用各種原料打印三（sān）維（wéi）模型，使用3D 輔助設計軟件，工程師設（shè）計出（chū）一個模型或原型（xíng）之（zhī）後，無論設計的（de）是一所房子還是人工（gōng）心髒瓣膜，之後通過相關公（gōng）司生產（chǎn）的3D打印機進行打印，打印的原料（liào）可以是有機或者（zhě）無機的（de）的材料，例如（rú）橡（xiàng）膠、塑料、甚至是人體器官，不同（tóng）的打印機廠商所提供的打印材質不同。

 

 

發明伊始 

三維打印機不僅使（shǐ）立體物品的（de）造價（jià）降（jiàng）低，且激發了人們的想象力。未來三維打印機的應用（yòng）將會更加廣泛。 

據報道，美國科學家近日（rì）發明了一種可打印出三維效果的打印機，並已將

其成功推向市場。普通打印機能打印一些（xiē）報告（gào）等平麵紙張（zhāng）資料。而這種最新發明的打印機打印出的都（dōu）是塑（sù）料製成的固體製品，它不僅使立體物品的造價降低，且激發了人們（men）的想象力（lì）。未來三維打印機（jī）的應用將會更加廣泛。 在此之（zhī）前，三維打印機數量很少，大多集中（zhōng）在“科（kē）學怪人”和電子產品愛好者手中。他們主要用來打印像珠寶、玩具、工具、廚房用品之類的東西。甚至有汽車專家（jiā）打印出了汽車零（líng）部件，然後根據塑料模型去訂製真正市麵上買不到的零（líng）部件。 現在人們可以在一些（xiē）電子產品商店購買（mǎi）到這（zhè）類打印機，工廠（chǎng）也在進行直接銷售。不過（guò）物以稀為貴，一套三維打印機的價格從一般的750美元到上等質量的27000美元不等。科學家們表示，目前（qián）三維打印機的（de）使用範圍還很（hěn）有（yǒu）限，不過在未來的某一天人們一定可以通過3D打印機打印出更實（shí）用的物品。

 

人體骨骼打印 

據國外媒體報道，在不久的將來外科醫（yī）生們或許就將（jiāng）可以在手術中現場（chǎng）利用打印（yìn）設備打印出各種尺寸的骨骼用於臨床（chuáng）使用[3]。這種神奇的3D打印機現在已經被製造出（chū）來了，而用於替代真實人（rén）體骨骼的打印材料則正（zhèng）在緊鑼密鼓地（dì）測試之中。 在實驗室（shì）測試中，這（zhè）種骨骼替代打印（yìn）材料已經（jīng）被證明可以支持（chí）人體（tǐ）骨（gǔ）骼細胞在其中生長（zhǎng），並且其有效性也（yě）已經在老鼠和兔子身上（shàng）得（dé）到了驗證。未來數年內（nèi），打（dǎ）印出的質量更好的骨骼替（tì）代品或將幫（bāng）助外科手（shǒu）術醫師進行骨骼損傷的修複，用於牙醫診所，甚至（zhì）幫助骨（gǔ）質疏鬆症患（huàn）者恢複健康。

 3D打印技術最近迅速興起（qǐ），成為炙（zhì）手可熱的新（xīn）型產業，它可以（yǐ）打（dǎ）印的立體產品種類正迅速增加。為了打印骨 3D打印機圖片(20張) 骼材料，博斯和她的同事們（men）使用了一台商業（yè）銷售的（de）ProMetal 3D打印機進（jìn）行測試。這種（zhǒng）3D打印機最初的設計目的是為了打印金（jīn）屬件。它會逐（zhú）層噴灑塑料膠粒在一層粉末基底之上（shàng）並（bìng）逐層成型。每一層的厚度僅相當於人的頭發絲寬度的一（yī）半。 

這種骨骼（gé）支架的主要材料成分是磷（lín）酸鈣，其中（zhōng）還額外添加了矽和鋅以便（biàn）增強（qiáng）其強度。當它被植（zhí）入人體（tǐ）內（nèi）之後可以暫（zàn）時起到骨骼的支撐作用，並在此過程中幫助（zhù）正常骨骼細胞生長發育並由此修複之前的損傷，隨後這種材料可以在人（rén）體內自然溶解。 科學家們花（huā）費4年（nián）時（shí）間才找出這種材料的合適配（pèi）方，其中涉及（jí）化學，材料學，生物學和工藝科學的諸多（duō）學科。

                                    

3D打印機原理 

3D打印是添加劑（jì）製造技術的一種形式，在添加劑製（zhì）造技術中三（sān）維對象是通過連續的物理（lǐ）層創建出來的（de）。3D打印機相對於其他的添加劑（jì）製造技術而言，具有速度（dù）快（kuài），價格便宜，高（gāo）易用（yòng）性等優點。 

3D打印機（jī）就是可以“打印”出真實3D物體的一（yī）種設備，功（gōng）能上與激光成型技術一樣，采用分層加工、迭加成（chéng）形，即通（tōng）過逐層增加材料來生成3D實體，與傳統的去除材料加（jiā）工技術完（wán）全不同。稱之為“打印機”是參照了其技術原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。隨著這（zhè）項技術的不斷進步，我們已經能夠生產出與原型的外觀、感覺和功能極為接近的3D模型。 說的簡單一點，3D打印是斷層掃描的逆過程，斷層（céng）掃描是把某個東（dōng）西“切“成無數疊加的片，3D打（dǎ）印就是一片一片的打（dǎ）印，然（rán）後疊加到一起，成為一個（gè）立體物體。 使用3D打印機就像打印一封信：輕點電腦屏幕上的（de）“打印”按鈕，一份數字文（wén）件便被傳送到一台噴墨打印機上，它將一層墨水噴到紙的表麵以形成一副二維圖像。而在3D打（dǎ）印時，軟件通過電腦輔助設（shè）計技（jì）術（CAD）完成一係列數字（zì）切片，並將這些切片的信息傳送到3D打印機上，後者會將連續的薄型層麵堆疊起來，直到一個（gè）固態物體成型。3D打印機與傳統打印機最大的區別在於它使用的（de）“墨水（shuǐ）”是實實在在的原材（cái）料。

 

 

工作步驟 

3D打（dǎ）印機工作步驟是這樣的：使用CAD軟件（jiàn）來創建物品，如果你有現成的模型也可以，比（bǐ）如動物模型（xíng）、人物或者微縮建（jiàn）築等等（děng）。然後（hòu）通過SD卡或者USB優盤把它拷貝到3D打印機中，進行（háng）打印設置後，打印機就可以把它（tā）們打印出來，其工作結構分解圖如下。3D打（dǎ）印機的工作原理和傳統打（dǎ）印機基本一（yī）樣，都是由控製組件、機械組件、打印（yìn）頭、耗材和介質等架構組成的，打印原理是（shì）一樣的。3D打印機主要是在打印前（qián）在電腦上設（shè）計了一個完整的三（sān）維立體模型，然後（hòu）在進行打印輸出。

3D打（dǎ）印與激光成型技術一樣（yàng），采用了分層加工、疊加成型來完（wán）成3D實體打印。每一層的打印過程分為（wéi）兩步（bù），首（shǒu）先在需要成型的區（qū）域噴（pēn）灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小（xiǎo），且不易擴散。然後是噴灑一（yī）層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，而沒有膠水的區域仍保持鬆散狀態。這樣（yàng）在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢後隻（zhī）要（yào）掃（sǎo）除鬆（sōng）散的粉末（mò）即可“刨”出模型，而剩餘（yú）粉末還可循環利用（yòng）。

 

 

設計（jì） 

2010年（nián）3月（yuè），一位名為恩裏科（kē）·迪尼（Enrico Dini ）的發（fā）明家設計出了一種神（shén）奇的3D打印機，它甚至可以（yǐ）“打（dǎ）印”出一幢完整的建築。 據恩裏科·迪尼介紹，這種（zhǒng）打印機的原料主要（yào）是沙子（zǐ）。當打印機（jī）開始工作時，它的上千個噴嘴中（zhōng）會同時（shí）噴出沙子和一種鎂基膠。這種特製的膠水會將沙子粘成像（xiàng）岩石一樣堅（jiān）固的固體，並形成特定的形狀，然後隻需要按照預先設（shè）定的形狀一（yī）層層噴上這種材料，最終就可以“打印”一（yī）個完整的雕塑或（huò）者教（jiāo）堂建築。

 特點 

3D打（dǎ）印技術（shù）對於生產者來說，可大幅降低生產成本，提高原材料和能源的使用效率，減少對環境的（de）影響，它還使消費者（zhě）能根據自己的需求量身定製產（chǎn）品3D打印機既不需（xū）要用紙，也不需要用墨，而是通過電子製圖、遠程（chéng）數據傳輸、激光掃描、材料熔化等一係（xì）列技術，使特定金屬粉或（huò）者記憶材料（liào）熔化，並按照電子（zǐ）模型圖的指（zhǐ）示一層層重新疊加起來，最終把電子模型圖變成實物。其優點是大大節省工業樣（yàng）品製作（zuò）時間，且可以“打印”造型複雜的（de）產品。因此許多專家認為，這種技術代表製造業發展新趨勢。

 

 

應用（yòng） 

3D打印機的應用對象可以（yǐ）是任何行（háng）業，隻要這些（xiē）行業需要模型和原型。以色列的（de）Objet公（gōng）司認為，3D打印機[7]需求量較大的行業包括政（zhèng）府、航天和國防、醫療設備、高科技、教育業以及製造業。 

醫療行業

最近，一位83歲的老（lǎo）人由於患有慢性的骨頭感染，因此換上了由3D打印機“打印”出來（lái）的下顎骨，這是世界上首位使用3D打印產品（pǐn）做人（rén）體骨骼的案例。 

 

科學研（yán）究

美國德雷塞爾（ěr）大學的研究人員通過對化（huà）石進行3D掃（sǎo）描，利用（yòng）3D打印技術（shù）做出了適合研究的3D模型，不但保留了原化（huà）石所有的（de）外在特征，同時還做了比例縮減，更適合研究（jiū）。 

 

產（chǎn）品原型

比如微軟的3D模型打印車間，在產（chǎn）品設計出來之後，通過3D打印機打印出來模型，能夠讓設計製造部門更好的改良產品，打（dǎ）造出更出（chū）色的產品。

 

 

文物保護

博物館裏常常會（huì）用很（hěn）多複雜的替代（dài）品來保護（hù）原始作品（pǐn）不（bú）受環境（jìng）或意外事件的傷害，同（tóng）時複製品也能將藝術或文物的影響更（gèng）多更遠（yuǎn）的人。最近史密森尼博物館就因為原始的托馬斯·傑弗遜（xùn）要放在（zài）弗吉（jí）尼亞州展覽，所以博物館用了一個（gè）巨大的3D打印替代品（pǐn）放（fàng）在了原來雕塑的位（wèi）置。 

 

 

建築設計

在建築業裏，工程師和設計師們已經接受了用3D打印機打印的建築模型，這種（zhǒng）方法快速（sù）、成本低、環保，同時製作精美。完全合乎（hū）設計者的要求，同時又能節省大（dà）量材料。 製造業。製造（zào）業也需要（yào）很（hěn）多3D打印產品，因為3D打印無論是在成本、速（sù）度和（hé）精確度上都要（yào）比傳統製造好很多。而3D打印技術本（běn）身非常適合大規模生產，所以製造業利用3D技（jì）術能帶來（lái）很多好處，甚至連質量控製都不再（zài）是個問題。 

 

食品產業

沒錯，就是“打印”食品。研究人員已經開始嚐試打印巧克力（lì）了。或許在不久的將來，很（hěn）多看起來一模一樣的食品就是用食品3D打印機“打印”出來的（de）。當然（rán），到那時可能（néng）人工製作的食品會貴很多倍。 

 

汽車製造業

不（bú）是說你的車是3D打印（yìn）機打印（yìn）出來的（當（dāng）然或許有一天這也有可能），而是（shì）說汽車行業（yè）在進行安全性測試（shì）等（děng）工作時，會將一些非關鍵部件用3D打印的產品替代，在追求效率的同時降低成（chéng）本。 

 

配件、飾品

這是最廣闊的一個市場。在未來不管是你的個性筆筒，還是有你半（bàn）身浮雕的手機外殼，抑或是你和愛人擁有的（de）世界上獨一無二的戒指，都有可能（néng）是通過3D打印機（jī）打印出來的。甚（shèn）至不用等到未（wèi）來，現（xiàn）在就可以實現。

 

 

前景 

恩裏科·迪尼稱，他已經在和建築大（dà）師（shī）諾曼·福斯特、阿爾塔（tǎ）空間公司等進行討論，希望能設計出（chū）一（yī）種可以使（shǐ）用月球塵土的打印機（jī），屆時在月球上就可以（yǐ）使用這種打印（yìn）機（jī）快速的建造（zào）出人類（lèi）的月球基地。

預計2050年（nián）實現3D打印機製造飛機 

歐洲飛機製造公司（sī）Airbus的設計師透露3D打印飛機（jī）打造（zào）計劃，預計2050前達成。 

據Forbes報導，此計劃將使用機庫般大小的3D打印機，製造飛（fēi）機零件，Airbus的員工（gōng）Bastian Schafer描述他的構想：此架飛機80米長，曲麵（miàn）機身由（yóu）透明材質製成，乘客就感覺彷佛翱翔在雲端中。 

Airbus提出（chū）的概（gài）念型飛機具自我清潔功能，在2011年時已完（wán）成內建類神經網絡、抗氧（yǎng）化空氣，以及體熱采集設備，Schafer在過去兩年集合一群（qún）Airbus工業設計師團隊，為了這概念而努力，他表示：「這個機會讓我們能做些不一（yī）樣的事」。