3d打印機

3D打印機（3D Printers）是（shì）一位（wèi）名為恩裏科·迪尼（Enrico Dini）的發明家設計的一種神奇的打印機，它不僅可以（yǐ）“打印”出一幢完整的建築，甚至可以在航天飛船（chuán）中給宇航員打印任何所需的物品。

 

背景介紹 

3D打印已經成為一種潮流，並開始（shǐ）廣泛應用（yòng）在設計領域，尤其是工（gōng）業設計，數碼（mǎ）產品開模等，可以在數（shù）小時（shí）內完成一個模具的打印（yìn），節約了很多產品（pǐn）到市場的開發時間。

 3D 打印機可以用各種原料打印三維模型，使用（yòng）3D 輔助設（shè）計軟件，工程師設計出一個模型或原型之後，無論設計的是一所房子還是人工心髒瓣膜，之後通過相（xiàng）關公司生產的3D打印機進行（háng）打印，打印的原（yuán）料可以是有機或者無機的的材料，例如橡膠、塑料、甚（shèn）至是人體器官，不同的打印機廠商所提供的打（dǎ）印材質不同。

3D打印機（3D Printers）是一位名為恩裏科·迪（dí）尼（Enrico Dini）的發明家設計的一種神奇的打印機，它不僅可以“打印（yìn）”出一幢（zhuàng）完整的建築，甚至可以在航（háng）天（tiān）飛船中給宇航員打印任何所需的物品。

 

 

背景 

3D打印已經成為一種潮流，並開始廣泛應用在設計領域，尤其是工業（yè）設計，數碼產品開模等，可（kě）以在數（shù）小時（shí）內（nèi）完成一個模具的打印（yìn），節約了很多產品到市（shì）場的開發時間。

3D 打印機可以用各種原料打印三維模型，使用3D 輔助設計軟件，工程師設（shè）計出一個模（mó）型或原型之後，無論設計的是一所房子還是人工心髒瓣膜，之後通過相關公司生產的3D打印機進行打印，打印的原料可以是有機或者（zhě）無機的的材料，例如橡膠、塑料、甚至是人體器官，不同的打印機廠商所提供的打印材質不同。

 

 

發明（míng）伊始 

三（sān）維打印機不僅使立體物品的造價降低，且激發（fā）了人們的想（xiǎng）象力。未來三維打（dǎ）印機的應用（yòng）將會更加廣泛。 

據報道，美國科學家近（jìn）日發明了一種可打印出三維效果的打印機，並已將

其成（chéng）功推向市場。普通打印機能（néng）打印一些報（bào）告等平麵紙張資料。而這種最新發明的打印機打印出（chū）的都是（shì）塑料製（zhì）成的固（gù）體製（zhì）品，它不僅使立（lì）體物品（pǐn）的造價降低，且激發了人們的（de）想（xiǎng）象力。未來三（sān）維（wéi）打印機的應用將會更加（jiā）廣泛。 在此之（zhī）前，三（sān）維打（dǎ）印機（jī）數量很（hěn）少，大多集中在“科學怪人”和電子產品愛好者（zhě）手中。他們主（zhǔ）要用來打印像珠（zhū）寶、玩具、工（gōng）具、廚房用品之類的東（dōng）西。甚至有汽車專家打印出了汽車零部件，然後根據塑料模型（xíng）去訂製（zhì）真正市麵上買不到（dào）的零部件。 現在人們可以在一些電子產品商店購買到這類打（dǎ）印機，工廠也在進行直接銷售（shòu）。不過物以稀為貴，一套三維打（dǎ）印機的價格從一般的（de）750美元到上等質量的（de）27000美元不等。科學家們表示，目前三維打（dǎ）印機的使用範圍還很有限，不過在未來的某一（yī）天人們一定可以通過3D打印（yìn）機打印出更實用的物品。

 

人體骨骼（gé）打（dǎ）印 

據國外媒體報道，在不（bú）久的將來外科（kē）醫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（de）骨骼（gé）用（yòng）於臨（lín）床使用[3]。這種神奇的3D打印機現在已經被製造出來了（le），而用於（yú）替代真實人體骨骼（gé）的打印材（cái）料則正在緊鑼密鼓地測試之中。 在實驗室（shì）測試中（zhōng），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，並且其有效性也已經在老鼠和兔子（zǐ）身上得到了驗證。未來數年內，打印出的質量更好的（de）骨骼（gé）替代品或將（jiāng）幫助外科（kē）手術醫師進行骨骼損傷的修複，用於牙醫診所，甚至幫助骨質疏鬆症患者（zhě）恢複健康。

 3D打印技術最（zuì）近迅速興起，成為炙手可熱的新型產業，它（tā）可以打印的立體產品種（zhǒng）類正迅速增（zēng）加。為了（le）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（le）一台商（shāng）業（yè）銷售的ProMetal 3D打印機進行測試。這種3D打印機最初的（de）設計目的是（shì）為了打印金屬件。它會逐層噴（pēn）灑塑（sù）料膠粒在一層粉末基底之上並逐層成型。每一層（céng）的（de）厚度僅相當於人的頭發絲寬度的一（yī）半。 

這種骨骼支架的主要材料成分是磷酸（suān）鈣，其中還額外添加（jiā）了矽（guī）和鋅以便增強其強度。當它被植入人（rén）體（tǐ）內（nèi）之後可以暫時起到骨骼的支撐作用，並在此過程中幫助正常骨（gǔ）骼細胞生長（zhǎng）發育並由此修複之前的損（sǔn）傷，隨後這種材（cái）料可以在人體內自（zì）然溶解。 科學家們花費4年時間才找出這種材料的合適（shì）配方，其中涉及化學，材料學（xué），生（shēng）物學和工藝科（kē）學的諸多學科。

                                    

3D打（dǎ）印機原理 

3D打（dǎ）印是添加劑製造技術（shù）的一種形式，在添加劑製造技術中三（sān）維對象是通（tōng）過連續的物理層創建（jiàn）出來的。3D打印機相對於其他的添（tiān）加劑製造技術（shù）而言，具（jù）有速度快，價格便宜，高易用性等（děng）優點。 

3D打印機就是可以“打印”出真實3D物體的一種設備，功（gōng）能上與（yǔ）激光成型（xíng）技（jì）術一樣，采用分層加工、迭加成形，即（jí）通過逐層增加材料來生成3D實體，與傳統的去除材料加工技（jì）術完（wán）全不同。稱之為“打印機”是參照了其技術（shù）原理，因為分層加工的（de）過程與噴墨打印十（shí）分相似。隨著這項技術的不斷進步，我們已經能夠生（shēng）產出與原型的外觀（guān）、感覺（jiào）和功能極為接近的3D模型（xíng）。 說的簡單一點，3D打印是斷層掃描的逆過程，斷層掃（sǎo）描是把某個東西“切“成無數疊加的片，3D打印就（jiù）是一片一片的打印（yìn），然後疊加到一起，成為一個立（lì）體物體（tǐ）。 使用3D打印機就像打印一封信：輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數字文件便被傳送到一台噴墨打印機上，它將一（yī）層墨水噴到紙的表麵以形成一副二維圖像。而在（zài）3D打（dǎ）印時，軟件通過電腦輔助設計技術（CAD）完成一係列數字切（qiē）片，並將這些切片的信息傳送到3D打印機上，後者會將連續的薄型（xíng）層麵堆疊起（qǐ）來，直到一個固態物體成型。3D打印機與傳統打印機最大的區別在於它使用的“墨水”是實實在在的（de）原材料。

 

 

工作步（bù）驟 

3D打（dǎ）印機工作（zuò）步驟是這樣的：使用CAD軟件來創（chuàng）建物品，如果你有現（xiàn）成的模型也可以（yǐ），比如動物模型、人物或者微縮建築等等。然後通過SD卡或者USB優盤把它拷貝到3D打印機中，進（jìn）行打（dǎ）印設（shè）置後，打印機就可以把它們打印出來，其工作結構分（fèn）解圖如下。3D打印機的工作（zuò）原理和傳（chuán）統打印機基本一樣，都是由（yóu）控製組件、機械組件、打印頭、耗材（cái）和介質（zhì）等架構組成的，打（dǎ）印原理是一樣的。3D打印機主要是在打印前在電腦上設（shè）計了一個（gè）完整的三維立體模型，然後在進行打印輸出。

3D打印與激光成（chéng）型技術一樣，采用了分層加工、疊加成型（xíng）來完（wán）成3D實體打印（yìn）。每一層的打（dǎ）印過程分為兩步，首先在需要成型的區域噴灑一層特（tè）殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然後是噴灑一層（céng）均勻的粉末，粉末遇到膠水會（huì）迅速固化黏結，而沒有膠水的區域仍保（bǎo）持鬆散狀態。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（wán）畢後隻要掃除鬆散的粉末即可“刨”出模型，而剩餘粉末（mò）還可循（xún）環利用。

 

 

設計 

2010年3月，一位名為恩裏科·迪尼（Enrico Dini ）的發明家設計出了一種神奇的3D打印機，它甚至可以“打印”出一幢完整的建築。 據恩裏科·迪尼介紹，這種打印機的原料主要是沙子。當打印機（jī）開始工作時（shí），它的上千個噴嘴中會同時噴出沙子和一種鎂基（jī）膠。這種特製的（de）膠水會將沙子粘成像岩石一樣堅固的固體，並形成特定的形狀，然（rán）後隻需要按照預先（xiān）設定的形狀一層層噴上這種材料，最（zuì）終就（jiù）可（kě）以“打印”一個完整的雕塑或者教堂建築。

 特點 

3D打印技術對於生產者來說，可大幅（fú）降低（dī）生產成本，提高原材料和能源（yuán）的使（shǐ）用效率，減少對環境的影響，它還使消費者能根據自己的需求（qiú）量身定製產（chǎn）品3D打印機既不需要用紙，也不需（xū）要用墨，而是（shì）通過電子製圖、遠程數據傳輸、激光掃描、材料熔化等一係列技術，使特定（dìng）金屬粉或者記憶材料熔化（huà），並按照電子模型圖的指示一層層重新疊加起來，最終把電子模型圖變成實物。其優（yōu）點是大大節省工業樣品製作（zuò）時（shí）間，且可以“打印”造型複雜的產品。因此許多專家認為（wéi），這種技術代表（biǎo）製造（zào）業發展新趨勢。

 

 

應用 

3D打印機的應用對象可以是任何行業，隻要這些行業需要模型和原型。以色列的Objet公司認為，3D打印（yìn）機（jī）[7]需求量（liàng）較大的行業包括政府、航天和國防、醫療設備、高科技（jì）、教育業以及製造業。 

醫療行業（yè）

最近，一（yī）位（wèi）83歲的老人由於患有慢（màn）性的骨（gǔ）頭感染，因此換（huàn）上了由3D打印（yìn）機“打印”出來的下顎骨，這是世界上首位使用3D打印產品（pǐn）做人體骨骼的案（àn）例。 

 

科（kē）學研究

美國德雷塞爾大（dà）學的研（yán）究人員通過對化石進行（háng）3D掃描，利（lì）用3D打印技術（shù）做出了適合研究的3D模型，不但保留了原化石所有（yǒu）的外在（zài）特征，同時還做（zuò）了比例縮減，更適合（hé）研究。 

 

產品原型

比如微軟的（de）3D模型打印車（chē）間，在產品設計出來之後，通過3D打印（yìn）機打印出來模型，能夠讓設計製造部門更好的改良產品，打（dǎ）造出更出色的產品。

 

 

文物保護

博物館裏常常會用很多複雜的替代品來保護原始作品不受環境（jìng）或意（yì）外事（shì）件的傷害，同時複製品也能將藝術或文物的影響更多更遠的（de）人。最近史密森尼博物館就因為原（yuán）始的托馬斯·傑弗遜要放（fàng）在弗吉尼亞州展（zhǎn）覽，所以博物館用了（le）一個巨大的3D打印替代（dài）品放在了原來雕（diāo）塑（sù）的位置。 

 

 

建築設計

在建築業裏，工程師和設計師們已經接受了用（yòng）3D打印機打印的建築模型，這種方法快（kuài）速、成本低、環保，同時製作精美。完（wán）全合（hé）乎設（shè）計者的要求，同時又能（néng）節省大量材料（liào）。 製造業。製（zhì）造業也需（xū）要很（hěn）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製造好（hǎo）很多。而3D打印技術本身非常適合大規模生產，所以製造業利用（yòng）3D技術能帶來很多好處，甚至連質量控製都不再是（shì）個問題。 

 

食品（pǐn）產業

沒錯，就是“打（dǎ）印”食品。研究人員已經開始嚐試打印巧克力了。或許（xǔ）在不久（jiǔ）的將來，很多看（kàn）起來一模一樣的食品就（jiù）是用食品3D打印機（jī）“打印”出（chū）來的。當然，到（dào）那時可能人工（gōng）製（zhì）作的食品會貴很多倍。 

 

汽車製造業

不是說你（nǐ）的車是3D打印機（jī）打印出來的（當然或許有一天這也有（yǒu）可能），而是說汽（qì）車（chē）行（háng）業在進行安全性測試等工作時，會將一些非關鍵部件用3D打（dǎ）印的產品替代（dài），在追求（qiú）效率的同時降低成本。 

 

配件、飾品

這（zhè）是最廣闊的一個市場。在（zài）未來不管是你（nǐ）的個性筆筒，還是有你（nǐ）半身浮雕的手機外殼，抑或是你和愛人擁（yōng）有的世界上獨一無二的戒指，都有可能是通過3D打印機打（dǎ）印出來的。甚至不用等到未來，現在就可以實現。

 

 

前景 

恩裏科·迪尼稱（chēng），他已經在和建築大師諾曼·福斯特（tè）、阿爾塔空間公司（sī）等進行討論，希望能設計（jì）出一種可以使用（yòng）月球塵土的打印機，屆（jiè）時在月球上就（jiù）可以使用這種打印機快（kuài）速的建造出人類（lèi）的月球基地。

預計2050年實現3D打印機製造飛機 

歐洲飛機（jī）製造公（gōng）司Airbus的設計師（shī）透露3D打印飛機打造計劃，預計2050前達成。 

據Forbes報導，此計劃將使用機庫般大小的3D打印機，製造飛機零件，Airbus的員工Bastian Schafer描述他的（de）構想：此架飛機80米長，曲麵機（jī）身由透明材質製成，乘客就感覺彷佛翱翔在雲端中。 

Airbus提出的概念型飛機具自我清潔功能，在2011年時已完成內建類神經網絡、抗氧化（huà）空氣，以及體熱采集設備，Schafer在過去兩年集合一群Airbus工（gōng）業設計師團（tuán）隊，為了這概念而努力，他表示：「這個機會讓我們能做些不一樣（yàng）的事」。