3D打印機(ji)是什么(me)

3D打印機（3D Printers）是一位名為恩里科·迪尼（Enrico Dini）的發明家設計的一種神奇的打印機，它不(bu)僅可以(yi)“打印(yin)”出一幢(chuang)完整的(de)建筑(zhu)，甚(shen)至(zhi)可以(yi)在航(hang)天飛船中(zhong)給宇航(hang)員打印(yin)任(ren)何所需的(de)物(wu)品。

目前，3D打(da)(da)印(yin)已經成為一(yi)種潮流，并(bing)開始(shi)廣(guang)泛應(ying)用在(zai)設計領域，尤其是工業(ye)設計，數碼(ma)產(chan)品(pin)(pin)開模等，可以在(zai)數小(xiao)時內完(wan)成一(yi)個模具的打(da)(da)印(yin)，節(jie)約了很多產(chan)品(pin)(pin)到市場的開發時間。

3D打印機工作原理

3D打(da)(da)印機(ji)又稱三維打(da)(da)印機(ji)，是一種累積制造技術，即(ji)快速成形(xing)技術的(de)(de)(de)一種機(ji)器，它是一種數字模型(xing)文件為基礎，運用特殊蠟材(cai)、粉末狀金屬或塑料(liao)等可粘(zhan)合材(cai)料(liao)，通過打(da)(da)印一層層的(de)(de)(de)粘(zhan)合材(cai)料(liao)來(lai)制造三維的(de)(de)(de)物(wu)體(ti)。現階段三維打(da)(da)印機(ji)被用來(lai)制造產品。逐(zhu)層打(da)(da)印的(de)(de)(de)方式來(lai)構造物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)技術。3D打(da)(da)印機(ji)的(de)(de)(de)原理是把數據和原料(liao)放(fang)進3D打(da)(da)印機(ji)中，機(ji)器會按照程序(xu)把產品一層層造出來(lai)。

3D打(da)印(yin)(yin)機(ji)堆疊(die)(die)薄層的(de)形式(shi)有(you)(you)(you)多種(zhong)(zhong)多樣(yang)。3D打(da)印(yin)(yin)機(ji)與傳統打(da)印(yin)(yin)機(ji)最(zui)大的(de)區別在于(yu)(yu)它使用的(de)“墨水”是實實在在的(de)原材料，堆疊(die)(die)薄層的(de)形式(shi)有(you)(you)(you)多種(zhong)(zhong)多樣(yang)，可用于(yu)(yu)打(da)印(yin)(yin)的(de)介質(zhi)(zhi)種(zhong)(zhong)類多樣(yang)，從繁多的(de)塑(su)料到金屬、陶瓷以及(ji)橡膠類物質(zhi)(zhi)。有(you)(you)(you)些(xie)打(da)印(yin)(yin)機(ji)還能結合不同介質(zhi)(zhi)，令打(da)印(yin)(yin)出來(lai)的(de)物體(ti)一頭堅(jian)硬而另 一頭柔軟。

1、有些(xie)3D打印(yin)機(ji)使用“噴墨”的方式。即(ji)使用打印(yin)機(ji)噴頭(tou)將一層(ceng)極薄(bo)的液態(tai)塑料物質噴涂在鑄模托盤上，此涂層(ceng)然后(hou)被(bei)置于紫外線下進行處理(li)。之后(hou)鑄模托盤下降極小(xiao)的距(ju)離，以供下一層(ceng)堆疊上來(lai)。

2、還有的(de)使用一種(zhong)叫做“熔(rong)積(ji)成型(xing)”的(de)技術，整個流程是在噴頭內熔(rong)化塑料，然后通過沉積(ji)塑料纖維(wei)的(de)方式才形成薄層(ceng)。

3、還有一些系統使用一種(zhong)叫做“激(ji)光燒結”的(de)技術，以粉末(mo)微(wei)粒作為打印介(jie)質。粉末(mo)微(wei)粒被噴撒在鑄模托(tuo)盤上形成(cheng)一層(ceng)極薄(bo)的(de)粉末(mo)層(ceng)，熔鑄成(cheng)指(zhi)定形狀，然后(hou)由噴出的(de)液態粘合(he)劑(ji)進行(xing)固化(hua)。

4、有的(de)(de)則是(shi)利用(yong)真空中(zhong)的(de)(de)電子(zi)流(liu)熔化粉末(mo)微粒，當遇(yu)到包含孔洞(dong)及(ji)懸臂這(zhe)樣的(de)(de)復雜結構時，介質中(zhong)就需要加入(ru)凝膠(jiao)劑(ji)或(huo)(huo)其他物質以(yi)提(ti)供支撐或(huo)(huo)用(yong)來占(zhan)據空間。這(zhe)部分(fen)粉末(mo)不會被熔鑄，最后只需用(yong)水或(huo)(huo)氣流(liu)沖洗掉(diao)支 撐物便可形成孔隙。

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3D打印機的工作過程

打印機通過(guo)讀取(qu)文件中(zhong)的橫截(jie)(jie)面信息，用(yong)液體(ti)狀、粉狀或(huo)片(pian)狀的材料將這(zhe)些截(jie)(jie)面逐(zhu)層(ceng)地打印出來(lai)，再將各層(ceng)截(jie)(jie)面以各種方式粘合(he)起來(lai)從(cong)而制造出一(yi)個實體(ti)。這(zhe)種技術(shu)的特點在于其幾乎可以造出任(ren)何形(xing)狀的物品。

3D打(da)(da)(da)(da)印(yin)機打(da)(da)(da)(da)出(chu)的(de)(de)(de)截面的(de)(de)(de)厚度（即Z方向）以(yi)(yi)及平面方向即X-Y方向的(de)(de)(de)分(fen)辨率(lv)是(shi)以(yi)(yi)dpi（像素(su)每(mei)英寸）或者微米(mi)來(lai)計算的(de)(de)(de)。一(yi)般(ban)的(de)(de)(de)厚度為100微米(mi)，即 0.1毫米(mi)，也(ye)有部分(fen)打(da)(da)(da)(da)印(yin)機如Objet Connex 系(xi)列(lie)還有三(san)維(wei) Systems' ProJet 系(xi)列(lie)可以(yi)(yi)打(da)(da)(da)(da)印(yin)出(chu)16微米(mi)薄的(de)(de)(de)一(yi)層。而(er)平面方向則可以(yi)(yi)打(da)(da)(da)(da)印(yin)出(chu)跟激光打(da)(da)(da)(da)印(yin)機相近的(de)(de)(de)分(fen)辨率(lv)。打(da)(da)(da)(da)印(yin)出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)“墨水滴”的(de)(de)(de)直徑通常(chang)為50到100個微米(mi)。 用傳統方法制造(zao)出(chu)一(yi)個模型通常(chang)需(xu)要數小時(shi)(shi)到數天，根據模型的(de)(de)(de)尺寸以(yi)(yi)及復雜程(cheng)度而(er)定。而(er)用三(san)維(wei)打(da)(da)(da)(da)印(yin)的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)則可以(yi)(yi)將時(shi)(shi)間縮短為數個小時(shi)(shi)，當然其是(shi)由打(da)(da)(da)(da)印(yin)機的(de)(de)(de)性(xing) 能(neng)以(yi)(yi)及模型的(de)(de)(de)尺寸和復雜程(cheng)度而(er)定的(de)(de)(de)。

傳統的(de)制造(zao)技術如注塑(su)法可以(yi)以(yi)較(jiao)低(di)的(de)成本(ben)大量(liang)(liang)制造(zao)聚合物(wu)產(chan)品，而三維打印技術則(ze)可以(yi)以(yi)更快，更有彈(dan)性以(yi)及(ji)更低(di)成本(ben)的(de)辦法生產(chan)數量(liang)(liang)相(xiang)對(dui)較(jiao)少的(de)產(chan)品。一個桌面尺(chi)寸的(de)三維打印機(ji)就(jiu)可以(yi)滿(man)足(zu)設計者或(huo)概(gai)念開發(fa)小組制造(zao)模型的(de)需要。

3D打印機的完成

目前三維打(da)印機的分(fen)辨率(lv)對大多數應(ying)用(yong)來說已經足夠（在彎曲的表面(mian)可(ke)能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一(yi)樣），要獲得(de)更高分(fen)辨率(lv)的物(wu)品可(ke)以通(tong)過如下方法：先用(yong)當前的三維打(da)印機打(da)出(chu)稍大一(yi)點的物(wu)體，再稍微經過表面(mian)打(da)磨即可(ke)得(de)到表面(mian)光滑的“高分(fen)辨率(lv)”物(wu)品。

有(you)些(xie)技術(shu)可以(yi)同時使用(yong)多種材料進(jin)行(xing)打(da)印。有(you)些(xie)技術(shu)在(zai)打(da)印的過程中(zhong)還(huan)會用(yong)到(dao)支(zhi)撐物，比如(ru)在(zai)打(da)印出一(yi)些(xie)有(you)倒掛狀的物體時就需要(yao)用(yong)到(dao)一(yi)些(xie)易(yi)于除去(qu)的東西(xi)（如(ru)可溶的東西(xi)）作(zuo)為(wei)支(zhi)撐物。

3D打印技術支撐

許多(duo)相(xiang)互競爭的(de)(de)技術是(shi)可用的(de)(de)。它(ta)們的(de)(de)不同之處在于以(yi)(yi)不同層構建(jian)(jian)創建(jian)(jian)部件，并且以(yi)(yi)可用的(de)(de)材(cai)料的(de)(de)方(fang)式(shi)。一些(xie)方(fang)法利用熔(rong)化(hua)(hua)或軟化(hua)(hua)可塑性(xing)(xing)材(cai)料的(de)(de)方(fang)法來制(zhi)造打(da)(da)印(yin)的(de)(de)“墨(mo)水”，例如：選擇性(xing)(xing)激(ji)光燒結（selective laser sintering，SLS）和混(hun)合沉積建(jian)(jian)模（fused deposition modeling，FDM），還有一些(xie)技術是(shi)用液(ye)體(ti)(ti)材(cai)料作為打(da)(da)印(yin)的(de)(de)“墨(mo)水”的(de)(de)，例如：立體(ti)(ti)光固化(hua)(hua)成型法（stereolithography，SLA）、分層實體(ti)(ti)制(zhi)造（laminated object manufacturing，LOM）。每種(zhong)技術都有各自的(de)(de)優缺點，因(yin)而(er)一些(xie)公司會提供(gong)多(duo)種(zhong)打(da)(da)印(yin)機(ji)以(yi)(yi)供(gong)選擇。一般來說，主(zhu)要的(de)(de)考慮因(yin)素(su)是(shi)打(da)(da)印(yin)的(de)(de)速度和成本，三維打(da)(da)印(yin)機(ji)的(de)(de)價格，物體(ti)(ti)原型的(de)(de)成本，還有材(cai)料以(yi)(yi)及色彩的(de)(de)選擇和成本。

可(ke)以直接打印(yin)金屬的(de)(de)打印(yin)機價格(ge)昂貴。有時候人(ren)們(men)會(hui)先使用普通的(de)(de)三(san)維打印(yin)機來制(zhi)作模具(ju)(ju)，然后用這(zhe)些模具(ju)(ju)制(zhi)作金屬部件。

3D打印機分類

根據(ju)3D打(da)印機(ji)的價(jia)格(ge)、3D打(da)印成本、打(da)印精度、材料、工(gong)(gong)藝等，3D打(da)印機(ji)主(zhu)要分(fen)為家用和商用3D打(da)印機(ji)、工(gong)(gong)業級別3D打(da)印機(ji)。