3D打印技术概述
摘要：3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。灯罩、身体器官、珠宝、根据球员脚型定制的足球靴、赛车零件、固态电池以及为个人定制的手机、小提琴等都可以用该技术制造出来。
关键词：3D打印，快速成型，添加制造，增材制造
引言：3D打印技术是一项革命性技术其重要性可能与电脑时代相媲美。3D打印制造不需在工厂进行操作,也就意味着无需机械加工或者任何模具,这毫无疑问将大大缩短产品的研制周期提高生产效率并降低生产所需的人力资源成本.以目前加式制造的发展情况判断,3D打印机之后必将是社会制造的迅猛发展。
部分。目前，3D打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些
领域传统依赖的精细加工工艺。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程与医学、建筑、服装等领域，3D打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间。如2010年澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司合作，尝试 以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官，是医学领域具有重大意义的创新。 1 3D打印技术简介
3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造（AM， Additive Manufacturing）。作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成
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2 3D打印技术的基本概念
3D打印机出现在20世纪 90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置.它与普通喷墨打印机工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”， 与电脑连接后，通过电脑控制把打印材料一层层叠加起来，最终把计算 机上的蓝图变成实物。这种打印技术称为3D立体打印技术。3D打印技术实际上是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式
形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。设计出三维图形无需模具即可整体成形，这就是“3D打印”名字的由来。由于成品是增加材料、逐 渐铺陈所得，即每次只铺一层，因此 打印技术又被称为“增加材料制造技术”。
3D打印技术或称为增材制造是一系列技术的组合，即通过一台机器逐次添加物层的方式来制造一个物品，其组合由计算机辅助设计（CAD）、激光 成型、挤出机，或能一次打印一层物质的打印机针头构成。增材制造能一次性生成复杂的几何物体，其内部可以有空腔或活动部件而传统的机械不能胜任以这种方式进行制造。
3D打印技术（增材制造）已经在消费品，汽车工业及航空工业等领域部分获得应用。它对于制造新奇廉价的物品很合适但生产大体积低价格且有足够强度的部件其能力有限。据估计到2023年，,增材制造有望取代一些传统的规模化生产企业，导致大量拥有现代生产能力的本地化微工厂出现，有效缩短生产周期，简化供应链。在这一过程中，发展中国家将是主要受益者，因为增材制造相对于传统制造而言，其对工业基础建设的要求更低。理论上来说，当3D打印技术成熟后，随着打印材料的添加的不同，可以打印任何东西，包括人体器官（原料是细胞）、房子（原料是建筑材料）、机械（原料是金属）等，并且可以按照你想要的一模一样打印出来，只要你在计算机前把要打印的东西的形状等设置好即可。
的成熟而得到飞速的发展。
1986年，Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。
1993年，麻省理工学院获3D印刷技术专利。 1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。
2005年，市场上首个高清晰彩色 3D打印机由Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。
2010年11月，世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。 2011年6月6日，发布了全球第一款 打印的比基尼（泳衣、衬衫）。 2011年7月，英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机 2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。
2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。
3D打印技术的本质在于个性化需求的创意设计理念。因而3D打印技术的发展,体现了人性的完善和完美过程。
4 3D打印过程原理
每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到
胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫3 3D打印的发展简史
除松散的粉末即可“刨”出模型，而3D打印技术的胚芽源于18世纪西
剩余粉末还可循环利用。
欧的雕塑艺术。19 世纪在北美被重视。
打印耗材由传统的墨水、纸张转变随着20世纪计算机和网络技术的发展，
为胶水、粉末，当然胶水和粉末都是3D打印技术才真正诞生，并由于条件
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经过处理的特殊材料，不仅对固化反应速度有要求，对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。3D打印技术能够实现600dpi分辨率，每层厚度只有0.01毫米，即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。受到喷打印原理的限制，打印速度势必不会很快，较先进的产品可以实现每小时25毫米高度的垂直速率，相比早期产品有10倍提升，而且可以利用有色胶水实现彩色打印，色彩深度高达24位。 由于打印精度高，打印出的模型品质自然不错。除了可以表现出外形曲线上的设计，结构以及运动部件也不在话下。如果用来打印机械装配图，齿轮、轴承、拉杆等都可以正常活动，而腔体、沟槽等形态特征位置准确，甚至可以满足装配要求，打印出的实体还可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。同时粉末材料不限于砂型材料，还有弹性伸缩、高性能复合、熔模铸造等其它材料可供选择。
低了成本；大幅减少了材料浪费；而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器；另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。
三维打印技术还有其他重要的优点。大多数金属和塑料零件为了生产而设计，这就意味着它们会非常笨重，并且含有与制造有关但与其功能无关的剩余物。三维打印技术不是这样的。在三维打印技术中，原材料只为生产所需要的产品”，借用三维打印技术，他的团队生产出的零件更加精细轻盈。当材料没有了生产限制后，就能以最优化的方式来实现其功能，因此，与机器制造出的零件相比，打印出来的产品的重量要轻60%，并且同样坚固。
6 应用发展现状
如今三维打印技术的精度约为0.1毫米，而且打印机本身的售价偏高，不过，随着技术的进步和成本的降低，一台普通三维打印机的成本有望比1985年的激光打印机还要低。 但生物三维打印机也面临着诸多挑战，其中之一是其打印出的物体如何与身体其他器官尤其是大的组织更好地结合，因为任何打印出来的器官或身体组织都需要同身体的血管相连，而这可能非常难实现。一旦克服了这个技术障碍，在未来几十年内，生物打印技术将成为一项标准技术。 现在3D打印技术还不够成熟，材料特定、造价高昂，打印出来的还都处于模型阶段，也就是说真正用于生5 技术优势
三维打印技术的魅力在于它不需要在工厂操作，桌面打印机可以打印出小物品， 而且，人们可以将其放在办公室一角、商店甚至房子里；而自行车车架、汽车方向盘甚至飞机零件等大物品，则需要更大的打印机和更大的放置空间。
3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。
与传统技术相比，三维打印技术还拥有如下优势：通过摒弃生产线而降
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活应用的还并不多，但3D打印技术的前景很好，未来将有可能得到普及，进入我们的生活。
7 发展展望
3D打印技术的到来将意味着我们人人都能成为制造家。世界各地各处都能成为制造工厂，全民制造的时代正在向我们招手。它同时也意味着各种行业将面临巨大变革，传统制造业和服务业之间的界限将变得越来越模糊。3D打印将重塑制造业。随着大企业对3D制造的兴趣日益浓厚，原材料成本就会随着下降，同时打印机技术也会不断改进。 在不久的将来，3D打印技术将走进千家万户。这是制造能力的大众化 。有了3D打印机后，人人都可以通过数码设计制造出各种想象中的物体，或者借用不管来自世界哪个角落的某种设。只需要按一个按钮，3D打印机就可以用一层层的塑料或其它材质，把你设计的物品在你眼前“打印出来”。10年前的科幻小说情节如今已经成为现实。事实上，能让我们的电脑打印纸质文档的点矩阵打印机，还是不久之前才发明出来的，而现在3D打印机又以同样的方式使我们梦想的各种物体都能呈现在我们眼前。有了3D打印机的魔力，人人都是制造商，唯一能限制我们的，就是我们的想象力。3D打印技术必将开创一个全民制造的崭新时代。
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