A概要

如今隨著(zhù)種類(lèi)繁多的3D打印機廣泛應用，您可以盡情選擇適合制造的機器：從特殊和非常規形狀的塑料玩具、巧克力到牙科陶瓷材料、身體模型或假肢，再到所有尺寸的金屬工業(yè)部件，等等。需要咖啡杯嗎？您可以打印出來(lái)。想要房子？也沒(méi)問(wèn)題。雖然您采用的3D打印技術(shù)類(lèi)型完全取決于項目需求和應用材料的特性，但任何3D打印機工作的背后原理基本上可以歸結為：使用3D模型，通過(guò)將塑料、復合材料或生物材料的微小部分組合在一起，自下而上（或反向），構建起一個(gè)堅實(shí)的物理實(shí)體。

3D打印技術(shù)

SLA、DLP、CLIP、MJ、BJ、FDM、FFF、SLS等等。

3D打印材料

樹(shù)脂、ABS、HIPS、HDPE、PLA、復合材料、TPU等等。

3D打印機的應用范圍

汽車(chē)、航空航天、建筑、醫療健康、消費品

前言

3D打印已經(jīng)風(fēng)靡全球，事實(shí)證明在促進(jìn)定制制造方面具有難以置信的影響力。輕而易舉成為了我們這個(gè)時(shí)代具革命性的創(chuàng )新之一，所以讓我們首先了解一下原因。究竟是什么原因讓3D打印似乎無(wú)處不在？

憑借眾多用途和無(wú)盡潛能——隨著(zhù)技術(shù)專(zhuān)利到期，這些可能性還將不斷增加——3D打印在過(guò)去幾年里取得了突破性增長(cháng)。如今廣受歡迎的原因之一（除了科技感之外）是現代3D打印機入門(mén)上手更加簡(jiǎn)單。因此，居家辦公的建模者或教職人員可以像大型制造商一樣使用該技術(shù)。

不僅打印在生產(chǎn)越來(lái)越多的定制產(chǎn)品方面變得越來(lái)越快，而且科學(xué)家們不斷想出巧妙的打印方法，并且結合多種材料。3D打印的開(kāi)發(fā)必將具有商業(yè)潛力，可以在制造時(shí)節約成本，例如讓假肢更便宜，量身定做的產(chǎn)品更舒適，以及加快備件的生產(chǎn)。

在本文中，我們將探討什么是3D打印機以及它們的工作原理，同時(shí)還將討論3D打印技術(shù)和應用，在介紹3D打印過(guò)程的關(guān)鍵步驟時(shí)為您提供一些背景知識。

雖然這一概念的開(kāi)發(fā)——利用設備、工具、材料，以及用塑料絲或粉末生成幾乎任何東西的想法——對許多人來(lái)說(shuō)仍然是未來(lái)主義的天方夜譚，但3D打印不僅是令人興奮的探索，而且容易掌握。

簡(jiǎn)而言之，該技術(shù)使用3D模型通過(guò)一系列技術(shù)，物理生成完整的3D物體，也被稱(chēng)為增材制造。用來(lái)解釋3D打印的常見(jiàn)比喻是反向烘焙一條切片面包：想象一下，您正在單獨烘焙每片面包，然后將它們粘在一起形成一整條面包，而不是常規做法：先烘焙一整條面包然后再切片。

現在您了解了基本概念，讓我們深入了解細節！

什么是3D打??？

早在20世紀80年代，當3D打印工藝出現時(shí)，它就與快速原型制造的概念相關(guān)。這是由于該工藝有助于開(kāi)發(fā)出比以往任何其他方法都要準確和迅速的原型。Chuck Hall是第一臺3D打印機的發(fā)明者之一，他在1986年創(chuàng )造了歷史，發(fā)明了立體光刻技術(shù)并獲得了專(zhuān)利——或者按現在更普遍的說(shuō)法是SLA。Hall隨后創(chuàng )立了3D Systems公司，該公司直到今天仍是行業(yè)支柱。從而啟動(dòng)了一項被視為科幻電影的技術(shù)革命。

無(wú)論過(guò)去還是現在，3D打印機都是令人驚嘆的次時(shí)代機器，使用3D模型從各種材料中創(chuàng )建物理對象。3D打印機并不使用普通噴墨打印機的墨水，而是使用各種材料，例如熔融塑料、橡膠、金屬粉末和碳纖維。

什么是3D打印，本質(zhì)上：是層層堆疊，然后用粘合劑材料或紫外線(xiàn)將它們融合在一起，創(chuàng )建的3D物體。

3D打印機如何工作？

這需要結合高質(zhì)量的軟件、適合的材料和工業(yè)級的工具才能憑空創(chuàng )建3D對象。為了了解這種組合究竟是如何運行的，讓我們仔細看看3D打印過(guò)程的三個(gè)基本步驟：首先，您需要一個(gè)3D文件，可以通過(guò)下載、3D掃描或自行設計。接著(zhù)，選擇所需的3D打印技術(shù)。將您的設計發(fā)送到3D打印機生成所需的物體。

讓我們仔細了解一下這些步驟的細節。

3D建模和3D掃描

如何制作3D模型？至少有兩種方案：使用3D建模軟件，或通過(guò)3D掃描將現實(shí)世界的對象數字化。雖然這兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，但您的選擇在很大程度上取決于項目的需要。如果您想更深入地研究該主題，請查看我們關(guān)于如何制作3D模型的指南。

頂尖的3D建模軟件一大優(yōu)勢是其豐富的功能。作為一名專(zhuān)業(yè)人士，它可以幫助您創(chuàng )建可以想到的任何模型，從鐘表的微型部件到圍繞它的整個(gè)鐘樓。這正是您憑空設計對象、對模型進(jìn)行創(chuàng )意或獲得無(wú)法掃描的對象模型所需要的。

在3D建模軟件中設計自己的模型，優(yōu)勢是逼真的可視化、藝術(shù)表現力以及能夠利用各個(gè)平臺提供的3D素材庫。這種方案也存在劣勢，創(chuàng )建3D模型非常耗時(shí)，而且結果往往不準確。

關(guān)鍵詞

3D掃描能夠將您現實(shí)世界中的物體、人，甚至整個(gè)建筑物、場(chǎng)景或環(huán)境精確地數字化。

不必擔心——有另一種方案十分流行，尤其針對專(zhuān)業(yè)項目。這種替代方案就是3D掃描，能夠將您現實(shí)世界中的物體、人，甚至整個(gè)建筑物、場(chǎng)景或環(huán)境精確地數字化。您可以輕松使用任何建模軟件完善3D掃描：這種綜合的工作形式大多涉及在CAD或雕刻軟件中編輯3D掃描數據。作為一種獨立方案，3D掃描廣泛用于逆向工程、質(zhì)量檢測、醫療健康、文物保護等領(lǐng)域。

無(wú)論何種領(lǐng)域，在復制現有物體時(shí)，3D掃描將為您節省大量的時(shí)間和精力，更不用說(shuō)如果使用專(zhuān)業(yè)的3D掃描儀替代傳統的3D建模工具，將能達到更高的精度水平。

3D打印軟件

當您的3D模型準備就緒，就可以開(kāi)始打印了。這是3D打印軟件大顯身手的時(shí)候。軟件通過(guò)對模型切片并將其發(fā)送到打印機，幫助您執行3D打印。

切片軟件是3D模型和3D打印機之間需要的媒介。概括來(lái)說(shuō)，“切片器”將您的文件翻譯成3D打印機可以理解的格式和控制語(yǔ)言（對于大多數打印機來(lái)說(shuō)，是G代碼，而其他一些則以自有格式運行）。大量免費切片工具可滿(mǎn)足家庭用戶(hù)的需求。

這些程序被形象地稱(chēng)為切片器：導入模型并將其切成3D打印機工作所需的多個(gè)平面層。此類(lèi)軟件還能計算出打印機設置，例如層高、溫度、打印速度，以及主要用于FDM的打印機路徑。

不同品牌的3D打印軟件提供多樣化的功能，包括切片、提供3D打印機的遠程訪(fǎng)問(wèn)等等，以監測、控制和管理您的3D打印機并簡(jiǎn)化設備之間的通信。無(wú)論您喜歡哪一種，所有類(lèi)型的3D打印軟件都是整個(gè)生態(tài)系統必不可少的一部分。

對于有經(jīng)驗的用戶(hù)和新手，無(wú)論是開(kāi)源還是付費，都有許多選擇。在過(guò)去幾年，3D打印軟件一直提供大量開(kāi)發(fā)特性和新功能，因此您可以輕松找到適合無(wú)縫工作流程的合適工具。

3D打印技術(shù)

談到實(shí)際的打印，有大量技術(shù)可供選擇，令人眼花繚亂。這是一個(gè)有助于您快速理解的概述：

·         光聚合固化

1.      立體光固化成型

2.      數字光處理

3.      連續液面成型

·         材料噴射

·         粘合劑噴射

·         材料擠出

1.      熔融長(cháng)絲制造

2.      熔融沉積成型

·         粉床融合

1.      選擇性激光燒結

2.      直接金屬激光燒結和選擇性激光熔化

3.      多射流熔融

4.      電子束熔化

·         片材層壓

·         定向能量沉積

光聚合固化

這種3D打印技術(shù)有多種工作流程，這些工作流程都有同樣的核心概念：將液體光聚合物放置在液槽中，并通過(guò)光源選擇性地固化，直到逐層構建固體3D對象。

基于立體光刻的Vat光聚合的衍生是數字光處理和連續液面成型。

立體光固化成型(SLA): 3D打印技術(shù)至今仍是廣為人知的技術(shù)。SLA也稱(chēng)為光固化或樹(shù)脂打印。是將液態(tài)樹(shù)脂放入液槽中，由紫外線(xiàn)激光通過(guò)液槽的透明底部聚焦在樹(shù)脂上。光束逐層固化樹(shù)脂，固體物體逐漸呈現出所需的形狀，并被升降平臺拖上來(lái)。

數字光處理(DLP) 是一種液槽聚合物改動(dòng)版。它與上述SLA相似，因為同樣是將液體聚合物固化為3D結構；使用的光源是主要區別。DLP是使用數字光投影儀將光背投在整個(gè)平臺上的圖像，以層狀的形式同時(shí)固化所有點(diǎn)。由于投影儀是數字屏幕，每一層圖像都由像素組成，因此3D層狀結構由稱(chēng)為體素的矩形立方體組成。

連續液面成型(CLIP) 的3D打印方法，由EiPi Systems擁有，目前由Carbon3D開(kāi)發(fā)。由于CLIP是從SLA發(fā)展而來(lái)的，有許多相似之處：液槽底部由能照射到紫外線(xiàn)的液體聚合物，然后將液槽中固化的3D物體慢慢升起。不同之處在于打印過(guò)程是連續的。通過(guò)液槽底部一個(gè)薄膜無(wú)聚合區域，即所謂的“盲區”的特殊透氧膜。這個(gè)含氧區有助于未固化的聚合物在生產(chǎn)部分和投影之間保持液態(tài)，同時(shí)也能夠流入固化的區域。

材料噴射(MJ)

材料噴射是一種新生的3D打印技術(shù)，它使用紫外線(xiàn)固化液體光聚合物液滴來(lái)制造實(shí)體物體。這種方法可以很容易地與二維噴墨過(guò)程中的進(jìn)程進(jìn)行比較：在液體固化之前，它以非常小的液滴的形式噴射。MJ 3D打印機一次噴灑數百個(gè)聚合物液滴，一層又一層，直到零件完成。

粘合劑噴射(BJ)

粘合劑噴射是一種3D打印工藝，其中液體粘合劑被選擇性地放置在一層金屬、沙子、陶瓷或復合粉末顆粒上。為了形成一個(gè)固體零件，粘合劑噴射將打印頭移到粉末床上，沉積粘合劑（簡(jiǎn)單地說(shuō)就是膠水）的液滴，使粉末顆粒粘合在一起。每一滴粘結劑的直徑約為80微米，因此分辨率很高。當該層完成后，粉末床向下移動(dòng)，新的粉末層重新覆蓋在之前打印層的表面。粘合劑的液滴再次沉積，這個(gè)過(guò)程重復進(jìn)行，直到形成完整的零件。

材料擠出

這種方法使用熱塑性材料的長(cháng)絲，通過(guò)移動(dòng)加熱的打印機擠出機送入。材料被推過(guò)擠出機的噴嘴的過(guò)程中融化。擠出機按照預設的路徑，將長(cháng)絲沉積在構建的平臺上，該平臺也可以被加熱以獲得更好的附著(zhù)力。當第一層完成后，下一層在它之上重復此過(guò)程，繼續增長(cháng)工件。當細絲冷卻凝固時(shí)，物體就形成了。

熔融長(cháng)絲制造(FFF)和熔融沉積成型(FDM): 材料擠出被廣泛稱(chēng)為熔融長(cháng)絲制造(FFF)，在3D打印愛(ài)好者中廣受歡迎。相對的，熔融沉積建模是同一工藝的術(shù)語(yǔ)，由S. Scott Crum在1980年代發(fā)明，并在十年后由Stratasys商業(yè)化。隨著(zhù)該技術(shù)的專(zhuān)利到期，FDM已成為便宜的——也是可用和容易獲得的——3D技術(shù)。開(kāi)源研發(fā)社區RepRap的出現，讓FDM成為全球DIY人士們喜愛(ài)的技術(shù)。材料擠壓在工業(yè)上也用于制造具有復雜幾何形狀的零件。

粉床融合(PBF)

在3D打印過(guò)程中，熱源有選擇地將粉末顆粒在構建的區域內融合，形成固體部件，稱(chēng)為粉末床融合(PBF)。讓我們了解一下不同種類(lèi)的PBF。

選擇性激光燒結(SLS): 使用的主要材料是聚合物粉末，它被加熱并沉積在一個(gè)構建平臺上。在這一步之后，一束二氧化碳激光掃描表面，選擇性地燒結粉末。激光使整個(gè)橫截面凝固，然后構建平臺向下移動(dòng)一層，為新的粉末層騰出空間。然后，物體的下一個(gè)橫截面被再次燒結，并在凝固層上再次燒結——這個(gè)過(guò)程重復進(jìn)行，直到物體制造完成。作為收尾工作，該物體用加壓空氣進(jìn)行清洗，并進(jìn)行刷洗。

直接金屬激光燒結(DMLS)和選擇性激光熔化 (SLM): 基于幾乎相同的原理，直接金屬激光燒結（DMLS）和選擇性激光熔化（SLM）專(zhuān)門(mén)用于生產(chǎn)金屬零件。SLM被用來(lái)完全熔化金屬粉末，如鋁、不銹鋼或鈷鉻，以形成固體物體，而DMLS不熔化粉末——相反，加熱并在分子水平融合它們。DMLS對合金進(jìn)行燒結，包括鈦基合金。

多射流熔融(MJF): 多射流熔融(MJF)技術(shù)與上述方法略有不同：它不是在固體層上放置一個(gè)新的層，而是在前一層仍然處于熔化情況時(shí)添加新的制劑。從技術(shù)上講，它使用噴墨陣列來(lái)涂抹助熔劑和細化劑，然后通過(guò)加熱元件將它們融合成固體層。無(wú)需激光，因為細化劑是沿著(zhù)特定輪廓噴射的。當物體完成后，粉末床被移到加工臺，在那里大部分松散的粉末被集成的真空吸塵去除。與借助SLS制造的物體相比，這種技術(shù)提供了更高的密度和更低的孔隙率，從而為部件創(chuàng )造了一個(gè)更光滑的表面。

電子束熔化(EBM): 這項技術(shù)是另一種粉床融合方法。電子束熔化使用電子，即高能束，來(lái)熔化金屬粉末的顆粒。SLM使用激光束作為能量來(lái)源，而EBM則使用電子束，其余過(guò)程非常相似。由于能量密度較高，EBM的速度要快得多，但其使用僅限于導電材料，如鋯或鈦。

片材層壓(SL)

下一類(lèi)3D打印技術(shù)是片材層壓(SL)，也稱(chēng)為層壓物體制造(LOM)。是由Helisys Inc.開(kāi)發(fā)的快速原型制作系統，涉及通過(guò)熱量和壓力融合材料層（涂有粘合劑的紙、金屬或塑料層壓板）。該技術(shù)由總部位于以色列的Solido 3D推廣，公司打印了由聚氯乙烯(PVC)和特殊粘合劑制成的部件。然后用激光或刀將融合層切割成所需的形狀?；诩垙埖腟heet Lamination技術(shù)尚未廣泛應用，開(kāi)發(fā)者正不斷嘗試以完善此方法。

定向能量沉積(DED)

一項較為復雜的3D打印工藝——定向能量沉積（DED），由于DED 3D打印機是需要更多空間、技術(shù)和控制的大型工業(yè)設備。通常用于修復現有的工業(yè)部件，如螺旋槳或渦輪葉片，或添加一種不同的材料，而不是從頭開(kāi)始制造新的部件。

這種方法涉及直接用激光或電子束熔化材料（主要是金屬粉末或線(xiàn)源材料），同時(shí)通過(guò)可以在多個(gè)方向移動(dòng)的噴嘴將其沉積到增長(cháng)部件上。該部件通常在連續幾層沉積之間的過(guò)程中進(jìn)行3D掃描。

其中一些流行術(shù)語(yǔ)包括直接金屬沉積(DMD)、激光工程凈成形(LENS)、激光沉積焊接(LDW)、電子束增材制造(EBAM)和3D激光熔覆。

3D打印材料

現在您已經(jīng)充分了解了3D打印機創(chuàng )建實(shí)體對象的過(guò)程，接下來(lái)可能您想知道常見(jiàn)的3D打印材料有哪些。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在3D打印機中作為“墨水”使用的材料。這些材料種類(lèi)繁多，因此在為您的項目選擇合適的材料時(shí)，需要考慮該對象的應用和設計。

下面是不同的3D打印技術(shù)中采用的打印材料的快速簡(jiǎn)介。值得注意的是，這些材料中有許多不僅僅局限于特定的3D打印技術(shù)。

立體平版印刷技術(shù)（SLA）:樹(shù)脂

SLA、DLP、Multijet或CLIP等技術(shù)采用不同形式堅硬而精致的樹(shù)脂。樹(shù)脂或光聚合物本質(zhì)上是可用于3D打印的液體，具有高強度耐化學(xué)性和低收縮性。與其他適用3D打印的材料相比，樹(shù)脂有時(shí)在強度和柔韌性方面仍有局限，但仍有諸多的應用形式，具有多種光學(xué)、機械和熱性能。由于樹(shù)脂的高光反應性，通常需要更繁瑣的存儲，這也成為其中一個(gè)限制。

標準樹(shù)脂作為經(jīng)濟的SLA材料，能生產(chǎn)具有精細特征和光滑表面的高分辨率打印。廣泛用于原型設計應用，這種半透明的材料提供了良好的細節水平，但在設計方面受限，因為在打印過(guò)程中需要為模型提供支撐架構。

工程樹(shù)脂為工程專(zhuān)家提供適用于不同領(lǐng)域更廣泛的材料選擇。是具有堅固、快速、耐用和耐熱等類(lèi)型的樹(shù)脂。這里眾多的類(lèi)型就不展開(kāi)介紹了，但所有這些樹(shù)脂都需要紫外線(xiàn)光照后固化才能充分發(fā)揮其機械性能。

熔融層積成型技術(shù)（FDM）: ABS，HIPS，HDPE，PLA，復合材料等等

丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）:一種常見(jiàn)的熱塑性聚合物，用于制造樂(lè )高積木而聞名?！盁崴苄浴边@種材料在受熱時(shí)會(huì )變成液態(tài)且柔韌（具有“玻璃轉化”）。也就是說(shuō)：ABS可以加熱到熔點(diǎn)、易于成型并快速固化。應用廣泛，相當堅韌（曾經(jīng)踩過(guò)樂(lè )高積木？），并且完美地保留了色彩。作為一種無(wú)毒材料，同時(shí)防水和耐化學(xué)腐蝕。然而它也有一個(gè)缺陷，就是需要規避紫外線(xiàn)照射——這就是為什么不適合長(cháng)時(shí)間在戶(hù)外使用。

高抗沖聚苯乙烯（HIPS）:經(jīng)常與ABS一起使用的易溶解的支撐材料，具有與其它3D打印材料搭檔使用的特性。不過(guò)，它還是稍輕一些，更耐沖擊，而且成本低。當用于支撐結構時(shí)，HIPS會(huì )瞬間溶解在d-Limonene中，從而可以準確去除支撐。這種材料易于打印，對于評估快速預生產(chǎn)原型大有裨益。

高密度聚乙烯（HDPE）:由乙烯單體制成的熱塑性聚合物，名為高密度聚乙烯（HDPE），用于生產(chǎn)管道、土工膜、可回收塑料瓶和包裝（回收標記2號），甚至是塑料木材。HDPE的熔點(diǎn)約為230攝氏度（446華氏度），有相當大的強度、密度比，有時(shí)可以取代ABS，用于制造更輕、更堅固、更靈活的部件。然而，這需要可控制的高溫、加熱的打印床和耐高溫的擠出機。

聚乳酸（PLA）是一種高分子塑料，由甘蔗或玉米等農作物制成，是市場(chǎng)上環(huán)保和受歡迎的長(cháng)絲之一：與ABS相比，這種材料價(jià)格低廉，可生物降解，更易于進(jìn)行打印，且溫度較低。缺點(diǎn)是，PLA的耐熱性能較差，且易脆。PLA被稱(chēng)為桌面3D打印的首選材料，也被用于制造許多專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的部件。

復合材料通常將PLA、尼龍或PET基體與不同的顆?；蚶w維結合在一起。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，將這些材料結合起來(lái)利用其原有特性。例如，在經(jīng)過(guò)一些精加工后， 3D模型可以擁有實(shí)木或金屬的美感，而細絲僅包含約30%的木質(zhì)或金屬顆粒。添加顏色和調節試驗溫度也可以改變3D打印部件的外觀(guān)。

復合材料的另一種類(lèi)型是帶有增強纖維的材料。這一類(lèi)常見(jiàn)的三種是碳纖維、玻璃纖維和凱夫拉纖維。由于纖維又脆又薄，也被看作烹飪前的意大利面——不易于單獨使用。然而，當與之稱(chēng)為基體的塑料混合時(shí)，卻是在創(chuàng )造強大、輕量級的3D部件中必不可少的。

陶瓷:盡管3D打印通常與塑料、樹(shù)脂和復合材料聯(lián)系在一起，但陶瓷在3D打印材料中已經(jīng)占據了一個(gè)特殊的位置。由于其耐用性、耐化學(xué)性、美觀(guān)和質(zhì)感特別吸引人，還具有喜人的成本效益了，陶瓷材料可用于3D打印任何東西，從工業(yè)零件到牙科植入物，再到餐具及藝術(shù)項目。陶瓷通常被分為傳統陶瓷（由粘土制成——炻器、陶器和瓷器）和技術(shù)或工程陶瓷（常見(jiàn)的包括氮化鋁、氧化鋯、氮化硅、碳化硅和氧化鋁）。通常，用陶瓷3D打印的物體就像傳統的制陶工藝一樣進(jìn)行燒制和上釉。

選擇性激光燒結（SLS）:尼龍和TPU

尼龍:是原型設計和終端生產(chǎn)的理想材料，是SLS的常用材料。由于堅固耐用，這種工程熱塑性塑料適用于復雜的組裝部件。當受到紫外線(xiàn)、高溫、水和化學(xué)溶劑的作用時(shí)，也具有很高的抗性。尼龍是聚酰胺家族的一部分，與鋁化物、碳或玻璃等材料組成的復合材料用途非常廣泛，經(jīng)常用于多種3D打印技術(shù)。

熱塑性聚氨酯（TPU）:被稱(chēng)為熱塑性彈性體（TPE）的塑料和橡膠的組合是制造柔性絲的材料。天然的彈性使這種材料能夠輕松彎曲。熱塑性聚氨酯（TPU）是廣泛使用的TPE類(lèi)型，因此該術(shù)語(yǔ)通常指代整個(gè)類(lèi)別。其橡膠特性使TPE成為許多項目的理想選擇，從家用電器和醫療設備到印花服飾、玩具和手機殼。柔性長(cháng)絲在冷卻和凝固之前，幾乎可以被塑造成任何形狀，但它們也有一些缺陷。例如，這類(lèi)材料可能很難打印，會(huì )出現拉絲或斑點(diǎn)。

選擇性激光熔化（SLM）與直接金屬激光燒結（DMLS）:金屬粉末

細的金屬粉末，如黃銅、青銅、鋼或銅被注入金屬絲中。金屬粉末、聚乳酸和粘結聚合物的比例可能會(huì )有所不同，但這些長(cháng)絲仍然比塑料重得多，盡管不如純金屬重。用這種材料打印的物品，尤其是在拋光后，會(huì )具有金屬般逼真的外觀(guān)和觸感。例如，金屬絲非常適合打印比實(shí)際青銅件輕巧許多的小雕像或雕塑。然而，這種材料往往比較粗糙，也就是說(shuō)，在打印時(shí)需要使用耐磨噴嘴并且隨時(shí)清理可能發(fā)生的堵塞。

3D打印機有哪些應用領(lǐng)域？

在3D打印出現不到40年的時(shí)間里，在第四次工業(yè)革命現代史上已占有一席之地。讓我們來(lái)看看這一創(chuàng )新技術(shù)是如何重塑整個(gè)行業(yè)的一些例子。

快速原型制作與快速制造

如果沒(méi)有快速原型制作的存在，就不會(huì )有作為3D打印歷史的一部分。三十年前，當制造商希望克服無(wú)法輕松快速地制造零件的挫敗感時(shí)，3D打印技術(shù)幫助他們節省了時(shí)間和精力。原型可以快速地在數小時(shí)而不是數周內制造出來(lái)，3D打印技術(shù)和材料的發(fā)展能夠制造的工作部件，而不僅僅是原型。隨后就被稱(chēng)為快速制造。

汽車(chē)行業(yè)

快速原型制作和制造為汽車(chē)制造提供了喜人的自由。汽車(chē)制造商現在可以減少生產(chǎn)開(kāi)發(fā)時(shí)間，并以更低的成本大幅完善產(chǎn)品。隨著(zhù)裝配線(xiàn)的準備時(shí)間大幅減少，機器設計可以得到改進(jìn)和定制。另一個(gè)優(yōu)勢是能夠為新車(chē)型制造真正創(chuàng )新的機械部件，以及能夠按需打印的備件。

航空航天業(yè)

作為采用3D打印技術(shù)的行業(yè)之一，航空航天業(yè)早在80年代末就開(kāi)始使用該技術(shù)?？湛凸竞筒ㄒ艄镜刃袠I(yè)巨頭將功能原型、工具和輕型部件視為3D打印的一些主要應用。它在該行業(yè)不同領(lǐng)域的應用也不僅限于快速原型制作——全功能的結構部件，如渦輪機和螺旋槳、墻板和風(fēng)管，已經(jīng)成功地使用3D打印多年。該技術(shù)在幫助減輕不同飛機的重量方面也發(fā)揮了重要作用，從而減少了二氧化碳排放和燃料消耗。

消費品行業(yè)

創(chuàng )造個(gè)性化的、完美定制的商品，以滿(mǎn)足客戶(hù)的需求，這是通過(guò)傳統制造業(yè)很難做到的；以較低的成本進(jìn)行大規模定制，可以說(shuō)是3D打印提供的優(yōu)勢。實(shí)際上，任何以消費者為目標的行業(yè)都可以加強其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)來(lái)提高競爭力：消費類(lèi)電子產(chǎn)品、運動(dòng)裝、玩具——應有盡有，借助3D打印，完全有可能做到這一切。此外， 3D打印熱潮在市場(chǎng)研究中發(fā)揮了重要作用。

醫療健康業(yè)

3D打印的醫療應用范圍從生物打印到假肢、矯形器到牙科、藥品生產(chǎn)到植入體。該領(lǐng)域使用的方法是3D生物打印，一種增材制造，其中“生物墨水”（細胞或任何生物相容性材料）逐層制造組織或器官，來(lái)模仿原始生命結構的自然行為。

假肢已經(jīng)被3D打印重新定義，無(wú)論是為失去肢體的病人、某種癌癥，還是先天性疾病的患者們，都能讓醫生和工程師能夠為佩戴者制造完全定制的假肢。許多人仍然沒(méi)有高質(zhì)量假肢的選擇——整個(gè)過(guò)程需要投入大量的時(shí)間和金錢(qián)，而且不能保證有非常滿(mǎn)意的結果。借助3D打印的假體，完美貼合的輔助設備變得更容易獲得。另一個(gè)很好的例子是牙科，它已經(jīng)采用3D打印技術(shù)來(lái)制造具有成本效益的植入物和牙科器具。

建筑業(yè)

3D打印在建筑領(lǐng)域的住宅建造、工業(yè)或公共結構方面呈現出前所未有的準確性和多功能性。通常，整個(gè)過(guò)程涉及可以3D打印的建筑物的任何方面3D模型，然后選擇適合的材料，實(shí)際打印，在工廠(chǎng)或甚至是施工現場(chǎng)組裝。通過(guò)擠壓水泥、混凝土和泡沫，或粘合不同類(lèi)型的聚合物粉末，完全實(shí)現3D打印建筑部件。

“打印”整棟建筑現已成為現實(shí)：這方面的突出案例包括中國、阿拉伯聯(lián)合酋長(cháng)國、荷蘭和美國的公寓大樓和辦公大樓。2016年，西班牙馬德里的第一座3D打印人行天橋，標志著(zhù)建筑業(yè)和土木工程的里程碑。建筑業(yè)中的3D打印不僅可以提高功能，減少人為錯誤和浪費，還有望建造更多的住房，可以進(jìn)一步解決復雜的社會(huì )問(wèn)題，如人口過(guò)?；驘o(wú)家可歸。

食品行業(yè)

雖然我們希望可以向您講述3D打印是解決世界饑餓問(wèn)題的，但目前仍然沒(méi)有完全做到這一點(diǎn)。3D打印已經(jīng)在處于發(fā)展階段的食品行業(yè)中得以應用。在創(chuàng )建食品加工和食品生產(chǎn)設備時(shí)派上用場(chǎng)，并且在測試設備時(shí)減少了食物的浪費。

盡管由于打印技術(shù)所限，可打印的食品類(lèi)型不多，但例如精選3D打印餐廳和市場(chǎng)上不同食品打印機的可行性等因素表明，消費者和制造商都已大范圍的應用。材料擠出是粘性“墨水”常用的方法，例如面團、水果或蔬菜泥、巧克力、奶酪——任何可能具有半液態(tài)稠度的食材。

雖然這些用餐機會(huì )聽(tīng)起來(lái)令人驚喜（或被端上餐盤(pán)），但3D食品打印的一個(gè)顯著(zhù)缺點(diǎn)是不能擴展，目前主要用于個(gè)性化的高級餐飲。不過(guò)，支持植物性蛋白質(zhì)或治療營(yíng)養不良的社會(huì )價(jià)值項目的例子依然存在，而且還將持續增加。

3D打印的前景

近年來(lái)，為了將圍繞3D打印的下一個(gè)大事件的興奮點(diǎn)變?yōu)閷?shí)用的現實(shí)生活，已經(jīng)進(jìn)行了大量研究和實(shí)踐。從新興技術(shù)發(fā)展到今天的制造工藝的過(guò)程中，該行業(yè)已然成熟了。在現代世界的實(shí)際應用似乎是無(wú)限的——從小工具和藝術(shù)品到飛機部件和移植器官。

除了作為企業(yè)簡(jiǎn)化原型技術(shù)的好方法之外，隨著(zhù)3D打印機的應用更加廣泛，3D軟件更加易于上手，增材制造現在與非專(zhuān)業(yè)用戶(hù)的關(guān)系也更加緊密。3D打印深受設計師和DIY愛(ài)好者、教師和學(xué)生的歡迎，無(wú)需昂貴或復雜的工業(yè)級基礎設備就可以創(chuàng )建定制產(chǎn)品。

那么，您可能想知道，為什么3D打印現在還沒(méi)有像網(wǎng)上購物那樣普及。盡管它深受歡迎，但該行業(yè)仍然面臨一些障礙，包括預處理和后處理的成本，以及有限的材料選擇。也就是說(shuō)，設備和材料成本或缺乏內部專(zhuān)業(yè)知識等許多其他挑戰在過(guò)去幾年中已經(jīng)產(chǎn)生了變化，突顯了進(jìn)一步發(fā)展的機遇。

3D打印已經(jīng)為制造業(yè)、供應鏈和設計者帶來(lái)的創(chuàng )新成績(jì)是毋庸置疑的：在短時(shí)間內，該技術(shù)在多個(gè)行業(yè)取得了巨大飛躍，企業(yè)正朝著(zhù)更智能、更快速、更高效和更環(huán)保的方向發(fā)展。

經(jīng)濟實(shí)用、提高生產(chǎn)力、為您打造完美產(chǎn)品——都是3D打印將持續發(fā)展的優(yōu)勢。隨著(zhù)其關(guān)聯(lián)性的提高，3D打印可能會(huì )成為全球經(jīng)濟的驅動(dòng)力。

待到那時(shí)，我們會(huì )說(shuō)：我們早已預見(jiàn)。