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3D打印技术及其前景剖析 摘要：多年以前，我们很难想到今天自己可以拿着u盘到打印店，将自己保存的论文或者简历通过按动一下鼠标便打印出来；多年以后，我们可能会习以为常地，将自己通过画图软件设计的模型或者零件，通过同样的方式便加工出来，即使自己对加工工艺的知识并不熟知。3D打印便是这样一种技术。从你的电脑向一台3D打印机上传计算机化的蓝图，接着那台微波炉或洗衣机大小、盒子形状的打印机就将塑料线或其他材料一点一点、一层一层地熔化，就像摞乐高(Lego)积木一样。最终通过固化，它便成为你想要的产品。本篇将对3D打印技术进行详细介绍，并对其发展前景进行一些探讨。 关键词：3D打印 增材制造 切片 粉末材料 内容： 一、3D打印技术简介 3D打印（3D printing）又叫增材制造技术，是快速成形技术的一种。它运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过一层又一层的多层打印方式，来构造零物件。常被用于模具制造、工业设计等领域建造模型。现在正向产品制造的方向发展，形成“直接数字化制造”。 3D打印机（3D Printers）是一位名为恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家设计的一种神奇的打印机，它不仅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品。 早期的三维打印的例子发生在20世纪80年代，虽然那时的三维打印机是大型的，昂贵的，所能制造的产品可能非常有限。在1980年代，热溶解积压成形(Fused Deposition Modeling，FDM)技术由S. Scott Crump开发成功，并在1990年代商业化。在1980年代中期，SLS被在美国德州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利，项目由DARPA赞助的。1979年，类似过程由RF Housholder得到专利，但没有被商业化。在1987年，Chuck Hull发明的Stereolithography(立体光刻工艺)被授予了专利。1995 年在麻省理工学院创造了“三维打印”术语，当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末床，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。该专利随之而来的是现代的三维打印企业Z公司 （Bredt和Anderson创立）和ExOne公司。如今，3D打印技术已经风靡全球。 二、3D打印技术的工作原理 工作过程： 1.三维设计 三维打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。 2.切片 打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。打印机打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米来计算的。一般的厚度为100微米，即0.1毫米，也有部分打印机如Objet Connex 系列还有三维 Systems ProJet 系列可以打印出16微米薄的一层。平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。 用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时，当然其是由打印机的性 能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。 传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品，而三维打印技术则可以以更快，更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。 3.完成 三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样），要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：先用当前的三维打印机打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。 有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物，比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西（如可溶的东西）作为支撑物。打印完成后，还需要对模型进行后续的打磨和上色。 技术分类： 3D打印技术多种多样。一些利用熔化或软化可塑性材料的方法来制造打印的“墨水”，例如：选择性激光烧结（selective laser sintering，SLS）和熔融挤出成