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“3D打印”是通俗的叫法，學(xué)術(shù)名稱為快速成型（RapidPrototyping，RP）技術(shù)，也稱為增材制造技術(shù)，是一種不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機(jī)床就可以打造出任意形狀，根據(jù)零件或物體的三維模型數(shù)據(jù)通過成型設(shè)備以材料累加的方式制成實(shí)物模型的技術(shù)。它可以自動(dòng)、快速、直接和精確地將計(jì)算機(jī)中的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為模型，甚至直接制造零件或模具，從而有效地縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量并縮減生產(chǎn)成本。 3D打印機(jī)出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代中期，實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的快速成型裝置。它與普通打印機(jī)工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。 目前全球有兩家3D打印機(jī)巨頭。一家即為上述Stratasys公司，它是納斯達(dá)克上市公司，剛剛收購了以色列一家名為Objet的3D打印機(jī)公司；另一巨頭是亦在納斯達(dá)克掛牌的3DSystems公司，它在2012年初通過收購另兩家3D打印機(jī)品牌ZCorporation和VidarSystems奠定其江湖地位。 2011年3月，英國一名科學(xué)家設(shè)計(jì)出一款名為Airbike的自行車，并用打印機(jī)一次成型地打印出車輪、軸承和車軸。通常情況下，這些零部件需要由多個(gè)工廠制造，而后進(jìn)行組裝。這輛自行車采用尼龍材料，堅(jiān)固程度與鋼鋁材料不相上下，但重量卻減少了65%，關(guān)鍵是——它可以騎。 幾乎與此同時(shí)，美國康乃爾大學(xué)一位教授帶領(lǐng)他的學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)室里用一臺(tái)打印機(jī)，打印出一塊有草莓醬的巧克力蛋糕；4個(gè)月后，英國南安普頓大學(xué)一位教授和他的團(tuán)隊(duì)，“打印”了一臺(tái)最高飛行時(shí)速100英里的電控飛行器。這架飛機(jī)上2米長的機(jī)翼、集成操縱面以及艙門，均由打印機(jī)制作而成。哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員則宣布開發(fā)出一臺(tái)可以進(jìn)行生物打印的設(shè)備；2011年9月，世界首輛3D打印機(jī)制造的汽車現(xiàn)身加拿大溫尼伯市…… 
《第三次工業(yè)革命》作者里夫金稱，“3D打印機(jī)可以打印出能騎的自行車、可穿的衣服、能飛的飛機(jī)。現(xiàn)在，在非洲鄉(xiāng)村，假使你使用的某一個(gè)東西的零件壞了，就得等上好幾個(gè)星期，但使用3D打印機(jī)，你可以當(dāng)場制作出一個(gè)零件。你可以用幾千美元買一個(gè)小的3D打印機(jī)，這樣你就擁有一個(gè)小家庭工廠，或者小鎮(zhèn)上的小公司，可以以非常之低的成本實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和銷售；通過互聯(lián)網(wǎng)接受訂單，銷售成本也幾乎為零；物流成本也很低，因?yàn)檫\(yùn)輸工具都可以在所在地隨時(shí)充電。在美國，一位紐約大學(xué)輟學(xué)學(xué)生創(chuàng)辦了一家非常成功的網(wǎng)絡(luò)家具銷售網(wǎng)站Etsy，已經(jīng)吸引了50多個(gè)國家的數(shù)百萬的買家和賣家，采用的就是這樣的模式。他被認(rèn)為會(huì)是新一代的比爾·蓋茨。” 揭秘“打印”過程原理 3D打印機(jī)的成型技術(shù)與噴墨式平面打印技術(shù)類似，也是在平面上噴原料，不同的是，3D打印機(jī)需要噴很多薄層的原料才能使之成為最后的立體成品。 以現(xiàn)在Stratasys公司研發(fā)的基于FDM技術(shù)的快速成型機(jī)為例。首先，它會(huì)將電腦中的模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機(jī)的控制軟件，而后生成支撐材料和加熱噴頭運(yùn)動(dòng)軌跡。這時(shí)，加熱噴頭會(huì)根據(jù)電腦中模型的橫截面輪廓信息做平面運(yùn)動(dòng)，原材料也會(huì)輸送到加熱噴頭，經(jīng)過加熱熔化后成半液態(tài)擠壓出來，涂在工作平臺(tái)上。快速冷卻后平臺(tái)上就會(huì)形成一層約0.1mm厚的薄片輪廓。這就完成了一個(gè)薄層。如此類推，打印機(jī)在完成了足夠多的薄層后，成品就會(huì)“出爐”了。 與傳統(tǒng)的3D打印機(jī)相比，F(xiàn)DM的快速成型機(jī)擁有兩個(gè)加熱噴頭，工作效率較高，而且采用的原料多為聚碳酸酯等，在制作工作中，不會(huì)產(chǎn)生污染氣體，更重要的是，它“打印”出來的成品精準(zhǔn)率極高。
只是3D打印機(jī)使用的打印材料是特制的粉末而非普通的墨粉或墨汁。這些粉末在打印過程中會(huì)被一種特制的膠水逐層黏合、固化，并不斷疊加，最終形成一個(gè)完整的立體物品。恩里科·迪尼發(fā)明的打印機(jī)使用的材料是沙子。當(dāng)打印機(jī)開始工作時(shí)，它的上千個(gè)噴嘴會(huì)同時(shí)噴出沙子和一種鎂基膠。這種特制的膠水會(huì)將沙子黏成像巖石一樣堅(jiān)固的固體，并形成特定的形狀，然后只需要按照預(yù)先設(shè)定的形狀，一層層噴上這種材料，最終就可以“打印”出一個(gè)完整的雕塑，甚至一座教堂建筑。恩里科·迪尼設(shè)想，如果這種打印機(jī)能使用月球塵土為材料，應(yīng)該就可以在月球上使用這種打印機(jī)，快速地建造出人類的月球基地。 能制造出以上成品的3D打印機(jī)價(jià)格并不便宜，他們從一萬美元到十萬美元不等。不過，這種價(jià)位與它們帶來的經(jīng)濟(jì)效益可謂九牛一毛。要知道，甚至有人想用3D打印機(jī)來造房子。 3D打印機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 在醫(yī)療行業(yè)，3D打印機(jī)可以給醫(yī)院打印“人體器官”,幫助病人了解手術(shù)方案。最近，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(jī)“打印”出來的下顎骨，這是世界上首位使用3D打印產(chǎn)品做人體骨骼的案例。
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