d打印機3D打印機（3DPrinters）是一位名為恩里科·迪尼（EnricoDini）的發(fā)明家設計的一種神奇的打印機，它不僅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品。2013年5月22日，NASA已選中總部位于得克薩斯州的系統(tǒng)和材料研究公司，向其投資12.5萬美元，研發(fā)能為宇航員制造“營養(yǎng)可口”食品的3D打印機。產品簡介3D打印機，即快速成形技術的一種機器，它是一種數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。過去其常在模具制造、工業(yè)設計等領域被用于制造模型，現正逐漸用于一些產品的直接制造，意味著這項技術正在普及。通過3D打印機也可以打印出食物。這也是大多吃貨所關心的3D打印機未來的發(fā)展方向。[1]很快就會打印動植物、包括人類。工作原理3D打印并非是新鮮的技術，這個思想起源于19世紀末的美國，并在20世紀80年代得以發(fā)展和推廣。中國物聯網校企聯盟把它稱作“上上個世紀的思想，上個世紀的技術，這個世紀的市場”。三維打印通常是采用數字技術材料打印機來實現。這種打印機的產量以及銷量在二十一世紀以來就已經得到了極大的增長，其價格也正逐年下降。

使用打印機就像打印一封信：[1]輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數字文件便被傳送到一臺噴墨打印機上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在3D打印時，軟件通過電腦輔助設計技術（CAD）完成一系列數字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，后者會將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個固態(tài)物體成型。3D打印機與傳統(tǒng)打印機最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實實在在的原材料。

堆疊薄層的形式有多種多樣。有些3D打印機使用“噴墨”的方式。例如，一家名為Objet的以色列3D打印機公司使用打印機噴頭將一層極薄的液態(tài)塑料物質噴涂在鑄模托盤上，此涂層然后被置于紫外線下進行處理。之后鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆疊上來。另外一家總部位于美國明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一種叫做“熔積成型”的技術，整個流程是在噴頭內熔化塑料，然后通過沉積塑料纖維的方式才形成薄層。

還有一些系統(tǒng)使用粉末微粒作為打印介質。粉末微粒被噴撒在鑄模[2]托盤上形成一層極薄的粉末層，然后由噴出的液態(tài)粘合劑進行固化。它也可以使用一種叫做“激光燒結”的技術熔鑄成指定形狀。這也正是德國EOS公司在其疊加工藝制造機上使用的技術。而瑞士的Arcam公司則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒。以上提到的這些僅僅是許多成型方式中的一部分。最小產品世上最小的3D打印機來自維也納技術大學，由其化學研究員和機械工程師研制。這款迷你3D打印機只有大裝牛奶盒大小，重量約3.3磅(約1.5公斤)，造價1200歐元(約1.1萬元人民幣)。相比于其他的打印技術，這款3D打印機的成本大大降低。研發(fā)人員還在對打印機進行材料和技術的進一步實驗，希望能夠早日面世。3d打印機和打印物(19張)當遇到包含孔洞及懸臂這樣的復雜結構時，介質中就需要加入凝膠劑或其他物質以提供支撐或用來占據空間。這部分粉末不會被熔鑄，最后只需用水或氣流沖洗掉支撐物便可形成孔隙。如今可用于打印的介質種類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質。有些打印機還能結合不同介質，令打印出來的物體一頭堅硬而另一頭柔軟。最大產品華中科技大學史玉升科研團隊經過十多年努力，實現重大突破，研發(fā)出全球最大的“3d打印機”。這一“3D打印機”可加工零件長寬最大尺寸均達到1.2米。從理論上說，只要長寬尺寸小于1.2米的零件（高度無需限制），都可通過這部機器“打印”出來。據介紹，由于這項技術將復雜的零件制造變?yōu)楹唵蔚挠上轮辽系亩S疊加，大大降低了設計與制造的復雜度，讓一些傳統(tǒng)方式無法加工的奇異結構制造變得快捷，一些復雜鑄件的生產由傳統(tǒng)的3個月縮短到10天左右。同時，對研發(fā)出的新產品，可快速根據圖紙做出樣品，大大縮短研發(fā)周期。如今，該設備被國內外200多家用戶購買使用，每臺價格從幾十萬元到200多萬元不等。打印音樂打印音樂的3D打印機為了探索3D打印機更多的應用，RickardDahlstrand使用Lulzbot3D打印機創(chuàng)造出獨特的藝術。在2013斯德哥爾摩藝術黑客節(jié)上，Lulzbot3D打印機不僅為參加的藝術家和黑客們打印出藝術節(jié)的LOGO，而且作為一個表演項目，它還一邊播放古典音樂一邊相應地打印出可視化的音樂作品。Lulzbot3D打印機打印可視化音樂的原理是：該步進電機的運動進行控制可以以不同的速度運行，聲音的音調決定速度，從而音樂控制了打印過程。三臺電機分別代表一個音軌，它們使用獨特的模式運動。兩個馬達控制Z軸移動。工作步驟3D打印機工作步驟是這樣的：先通過計算機建模軟件建模，如果你有現成的模型也可以，比如動物模型、人物、實際過程(6張)或者微縮建筑等等。然后通過SD卡或者USB優(yōu)盤把它拷貝到3D打印機中，進行打印設置后，打印機就可以把它們打印出來，其工作結構分解圖如下。3D打印機的工作原理和傳統(tǒng)打印機基本一樣，都是由控制組件、機械組件、打印頭、耗材和介質等架構組成的，打印原理是一樣的。3D打印機主要是在打印前在電腦上設計了一個完整的三維立體模型，然后再進行打印輸出。3D打印與激光成型技術一樣，采用了分層加工、疊加成型來完成3D實體打印。每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。三維設計三維打印的設計過程是：先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即切片，從而指導打印機逐層打印。

設計軟件和打印機之間協(xié)作的標準文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產生的三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經常被用作全彩打印的輸入文件。打印過程打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

打印機打出的截面的厚度（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）或者微米來計算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分打印機如ObjetConnex系列還有三維Systems'ProJet系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。用傳統(tǒng)方法制造出一個模型通常需要數小時到數天，根據模型的尺寸以及復雜程度而定。而用三維打印的技術則可以將時間縮短為數個小時，當然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復雜程度而定的。

傳統(tǒng)的制造技術如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產品，而三維打印技術則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產數量相對較少的產品。一個桌面尺寸的三維打印機就可以滿足設計者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。制作完成三維打印機的分辨率對大多數應用來說已經足夠（在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣），要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當前的三維打印機打出稍大一點的物體，再稍微經過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

有些技術可以同時使用多種材料進行打印。有些技術在打印的過程中還會用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易于除去的東西（如可溶的東西）作為支撐物。應用領域3D打印機的應用對象可以是任何行業(yè)，只要這些行業(yè)需要模型和原型。以色列的Objet公司（已更名為Stratasys，2012年)認為，3D打印機需求量較大的行業(yè)包括政府、航天和國防、醫(yī)療設備、高科技、教育業(yè)以及制造業(yè)。醫(yī)療行業(yè)。一位83歲的老人由于患有慢性的骨頭感染，因此換上了由3D打印機“打印”出來的下顎骨，這是世界上首位使用3D打印產品做人體骨骼的案例。骨骼打印據國外媒體報道，在不久的將來外科醫(yī)生們或許就將可以在手術中現場利用打印設備打印出各種尺寸的骨骼用于臨床使用。這種神奇的3D打印機已經被制造出來了，而用于替代真實人體骨骼的打印材料則正在緊鑼密鼓地測試之中。在實驗室測試中，這種骨骼替代打印材料已經被證明可以支持人體骨骼細胞在其中生長，并且其有效性也已經在老鼠和兔子身上得到了驗證。未來數年內，打印出的質量更好的骨骼替代品或將幫助外科手術醫(yī)師進行骨骼損傷的修復，用于牙醫(yī)診所，甚至幫助骨質疏松癥患者恢復健康。3D打印技術迅速興起，成為炙手可熱的新型產業(yè)，它可以打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，博斯和她的同事們使用了一臺商業(yè)銷售的ProMetal3D打印機進行測試。這種3D打印機最初的設計目的是為了打印金屬件。它會逐層噴灑塑料膠粒在一層粉末基底之上并逐層成型。每一層的厚度僅相當于人的頭發(fā)絲寬度的一半。這種骨骼支架的主要材料成分是磷酸鈣，其中還額外添加了硅和鋅以便增強其強度。當它被植入人體內之后可以暫時起到骨骼的支撐作用，并在此過程中幫助正常骨骼細胞生長發(fā)育并由此修復之前的損傷，隨后這種材料可以在人體內自然溶解。科學家們花費4年時間才找出這種材料的合適配方，其中涉及化學，材料學，生物學和工藝科學的諸多學科?？茖W研究。美國德雷塞爾大學的研究人員通過對化石進行3D掃描，利用3D打印技術做出了適合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同時還做了比例縮減，更適合研究。產品原型。比如微軟的3D模型打印車間，在產品設計出來之后，通過3D打印機打印出來模型，能夠讓設計制造部門更好的改良產品，打造出更出色的產品。文物保護。博物館里常常會用很多復雜的替代品來保護原始作品不受環(huán)境或意外事件的傷害，同時復制品也能將藝術或文物的影響傳遞給更多更遠的人。史密森尼博物館就因為原始的托馬斯·杰弗遜要放在弗吉尼亞州展覽，所以博物館用了一個巨大的3D打印替代品放在了原來雕塑的位置。建筑設計。在建筑業(yè)里，工程師和設計師們已經接受了用3D打印機打印的建筑模型，這種方法快速、成本低、環(huán)保，同時制作精美。完全合乎設計者的要求，同時又能節(jié)省大量材料。制造業(yè)。制造業(yè)也需要很多3D打印產品，因為3D打印無論是在成本、速度和精確度上都要比傳統(tǒng)制造好很多。而3D打印技術本身非常適合大規(guī)模生產，所以制造業(yè)利用3D技術能帶來很多好處，甚至連質量控制都不再是個問題。食品產業(yè)。沒錯，就是“打印”食品。研究人員已經開砂糖3D打印機始嘗試打印巧克力了?；蛟S在不久的將來，很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。當然，到那時可能人工制作的食品會貴很多倍。2013年5月22日，NASA已選中總部位于得克薩斯州的系統(tǒng)和材料研究公司，向其投資12.5萬美元，研發(fā)能為宇航員制造“營養(yǎng)可口”食品的3D打印機。[3]汽車制造業(yè)。不是說你的車是3D打印機打印出來的（當然或許有一天這也有可能），而是說汽車行業(yè)在進行安全性測試等工作時，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，還是有你半身浮雕的手機外殼，抑或是你和愛人擁有的世界上獨一無二的戒指，都有可能是通過3D打印機打印出來的。甚至不用等到未來，就可以實現。美容護膚。3D打印技術未來也可能會幫助愛美人士進行整容，說不定未來最有效果的青春痘的治療方法就是通過3D打印技術來實現呢！不僅青春痘,包括祛斑、美白等領域都有希望使用到3D打印技術的！發(fā)明歷程起源3D打印技術的核心制造思想最早起源于19世紀末的美國，到20世紀80年代后期3D打印技術發(fā)展成熟并被廣泛應用。3D打印是科技融合體模型中最新的高“維度”的體現之一。據報道，美國科學家發(fā)明了一種可打印出三維效果的打印機，并已將其成功推向市場。普通打印機能打印一些報告等平面紙張資料。而這種最新發(fā)明的打印機，它不僅使立體物品的造價降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來3D打印機的應用將會更加廣泛。一組不同的3D打印機集合在此之前，三維打印機數量很少，大多集中在“科學怪人”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。甚至有汽車專家打印出了汽車零部件，然后根據塑料模型去訂制真正市面上買不到的零部件。人們可以在一些電子產品商店購買到這類打印機，工廠也在進行直接銷售。不過物以稀為貴，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?？茖W家們表示，三維打印機的使用范圍還很有限，不過在未來的某一天人們一定可以通過3D打印機打印出更實用的物品。發(fā)展3D打印源自100多年前美國研究的照相雕塑和地貌成形技術，上世紀80年代已有雛形，其學名為“快速成型”。它的最早的3d打印機原理是：把數據和原料放進3D打印機中，機器會按照程序把產品一層層造出來。打印出的產品，可以即時使用。在20世紀80年代中期，SLS被在美國德州大學奧斯汀分校的卡爾Deckard博士開發(fā)出來并獲得專利，項目由DARPA贊助的。1979年，類似過程由RFHousholder得到專利，但沒有被商業(yè)化。1995年，麻省理工創(chuàng)造了“三維打印”一詞，當時的畢業(yè)生JimBredt和TimAnderson修改了噴墨打印機方案，變?yōu)榘鸭s束溶劑擠壓到粉末床的解決方案，而不是把墨水擠壓在紙張上的方案。說到3D打印，就不得不提3D打印機：3D打印機又稱三維打印機，是一種累積制造技術，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體?，F階段三維打印機被用來制造樣品。2003年以來三維打印機的銷售逐漸擴大，價格也開始下降。該技術可用于珠寶，鞋類，工業(yè)設計，建筑，工程和施工（AEC），汽車，航空航天，牙科和醫(yī)療產業(yè)，教育，地理信息系統(tǒng)，土木工程，和許多其他領域。最早的3D打印出現在上個世紀的80年代，價格極其昂貴且所能打印的產品數量也少得可憐。行業(yè)現狀3D打印機發(fā)展1、價格因素：大多數桌面級3D打印機的售價在2萬元人民幣左右，一些國內的仿制品價格可以低到6000元。但是據3D打印機代理商透露，國產的3D打印機雖然價格低，但質量很難保障。對于桌面級3D打印機來說，由于僅能打印塑料產品，因此使用范圍非常有限，而且對于家庭用戶來說，3D打印機的使用成本仍然很高。因為在打印一個物品之前，人們必須會懂得3D建模，然后將數據轉換成3D打印機能夠讀取的格式，最后再進行打印。2、原材料3D打印不是一項高深艱難的技術。它與普通打印的區(qū)別就在于打印材料。以色列的Object是掌握最多打印材料的公司。它已經可以使用14種基本材料并在此基礎上混搭出107種材料，兩種材料的混搭使用、上色也已經是現實。但是，這些材料種類與人們生活的大千世界里的材料相比，還相差甚遠。不僅如此，這些材料的價格便宜的幾百元一公斤，最貴的要四萬元左右。3、社會風險成本如同核反應既能發(fā)電，又能破壞一樣。3D打印技術在初期就讓人們看到了一系列隱憂，而未來的發(fā)展也會令不少人擔心。如果什么都能徹底復制，想到什么就能制造出什么，聽上去很美的同時，也著實讓人恐懼。4.著名的3D打印悖論3d打印是一層層來制作物品，如果想把物品制作的更精細，則需要每層厚度減?。蝗绻胩岣叽蛴∷俣?，則需要增加層厚，而這勢必影響產品的精度質量。若生產同樣精度的產品，同傳統(tǒng)的大規(guī)模工業(yè)生產相比，沒有成本上的優(yōu)勢，尤其是考慮到時間成本，規(guī)模成本之后。5.整個行業(yè)沒有標準，難以形成產業(yè)鏈21世紀3d打印機生產商是百花齊放，如戰(zhàn)國時代。3