3D打印機，即快速成形技術(shù)的一種機器,，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),，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(gòu)造物體的技術(shù),。過去其常在模具制造,、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造,，意味著這項技術(shù)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(guān)心的3D打印機未來的發(fā)展方向,。很快就會打印動植物、包括人類,。

3D打印并非是新鮮的技術(shù),，這個思想起源于19世紀(jì)末的美國，并在20世紀(jì)80年代得以發(fā)展和推廣,。中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟把它稱作“上上個世紀(jì)的思想,，上個世紀(jì)的技術(shù)，這個世紀(jì)的市場”,。三維打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn),。這種打印機的產(chǎn)量以及銷量在二十一世紀(jì)以來就已經(jīng)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：輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕,，一份數(shù)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(shè)計技術(shù)（CAD）完成一系列數(shù)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(zhì) 噴涂在鑄模托盤上,，此涂層然后被置于紫外線下進(jìn)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(shù),，整個流程是在噴頭內(nèi)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(zhì),。粉末微粒被噴撒在鑄模^[1]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(jìn)行固化,。它也可以使用一種叫做“激光燒結(jié)”的技術(shù)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(shù)。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,。 當(dāng)遇到包含孔洞及懸臂這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)時，介質(zhì)中就需要加入凝膠劑或其他物質(zhì)以提供支撐或用來占據(jù)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(zhì)種類多樣,，從繁多的塑料到金屬,、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。有些打印機還能結(jié)合不同介質(zhì),，令打印出來的物體一頭堅硬而另 一頭柔軟,。

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(xiàn)成的模型也可以,，比如動物模型,、人物、 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(jìn)行打印設(shè)置后，打印機就可以把它們打印出來,，其工作結(jié)構(gòu)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(zhì)等架構(gòu)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(shè)計了一個完整的三維立體模型,，然后再進(jìn)行打印輸出。

3D打印與激光成型技術(shù)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(jié)，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,。

三維打印的設(shè)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(dǎo)打印機逐層打印。
　　設(shè)計軟件和打印機之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)生的三維文件的掃描器,，其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。

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(shù)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Objet Connex 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(shù)小時到數(shù)天，根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定,。而用三維打印的技術(shù)則可以將時間縮短為數(shù)個小時,，當(dāng)然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的,。
　　傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而三維打印技術(shù)則可以以更快,，更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對較少的產(chǎn)品,。一個桌面尺寸的三維打印機就可以滿足設(shè)計者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。

三維打印機的分辨率對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)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(dāng)前的三維打印機打出稍大一點的物體，再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品,。
　　有些技術(shù)可以同時使用多種材料進(jìn)行打印,。有些技術(shù)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,。

世上最小的3D打印機來自維也納技術(shù)大學(xué),，由其化學(xué)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(shù),，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(jìn)行材料和技術(shù)的進(jìn)一步實驗，希望能夠早日面世,。

華中科技大學(xué)史玉升科研團隊經(jīng)過十多年努力,，實現(xiàn)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(dá)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(jù)介紹，由于這項技術(shù)將復(fù)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(shè)計與制造的復(fù)雜度,，讓一些傳統(tǒng)方式無法加工的奇異結(jié)構(gòu)制造變得快捷，一些復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)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(chǎn)品，可快速根據(jù)圖紙做出樣品,，大大縮短研發(fā)周期,。

如今，該設(shè)備被國內(nèi)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,。

由大連理工大學(xué)參與研發(fā)的最大加工尺寸達(dá)1.8米的世界最大激光3D打印機進(jìn)入調(diào)試階段,，其采用“輪廓線掃描”的獨特技術(shù)路線，可以制作大型工業(yè)樣件及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄造模具,。這種基于“輪廓失效”的激光三維打印方法已獲得兩項國家發(fā)明專利,。

據(jù)介紹，該激光3D打印機只需打印零件每一層的輪廓線,，使輪廓線上砂子的覆膜樹脂碳化失效,，再按照常規(guī)方法在180℃加熱爐內(nèi)將打印過的砂子加熱固化和后處理剝離，就可以得到原型件或鑄模,。這種打印方法的加工時間與零件的表面積成正比,，大大提升打印效率，打印速度可達(dá)到一般3D打印的5—15倍,。

為了探索3D打印機更多的應(yīng)用,，Rickard Dahlstrand使用Lulzbot 3D打印機創(chuàng)造出獨特的藝術(shù)。在2013斯德哥爾摩藝術(shù)黑客節(jié)上,，Lulzbot 3D打印機不僅為參加的藝術(shù)家和黑客們打印出藝術(shù)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(yīng)地打印出可視化的音樂作品,。Lulzbot 3D打印機打印可視化音樂的原理是：該步進(jìn)電機的運動進(jìn)行控制可以以不同的速度運行,，聲音的音調(diào)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(dá)控制Z軸移動,。

3D打印機的應(yīng)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(rèn)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(shè)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(chǎn)品做人體骨骼的案例。

骨骼打印據(jù)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(shù)中現(xiàn)場利用打印設(shè)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(jīng)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(jīng)被證明可以支持人體骨骼細(xì)胞在其中生長,，并且其有效性也已經(jīng)在老鼠和兔子身上得到了驗證。未來數(shù)年內(nèi),，打印出的質(zhì)量更好的骨骼替代品或?qū)椭饪剖中g(shù)醫(yī)師進(jìn)行骨骼損傷的修復(fù),，用于牙醫(yī)診所，甚至幫助骨質(zhì)疏松癥患者恢復(fù)健康,。

3D打印技術(shù)迅速興起,，成為炙手可熱的新型產(chǎn)業(yè)，它可以打印的立體產(chǎn)品種類正迅速增加,。為了打印骨 骼材料,，博斯和她的同事們使用了一臺商業(yè)銷售的ProMetal 3D打印機進(jìn)行測試。這種3D打印機最初的設(shè)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(dāng)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(dāng)它被植入人體內(nèi)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(xì)胞生長發(fā)育并由此修復(fù)之前的損傷,，隨后這種材料可以在人體內(nèi)自然溶解,。

科學(xué)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(xué),，材料學(xué),，生物學(xué)和工藝科學(xué)的諸多學(xué)科。

科學(xué)研究,。美國德雷塞爾大學(xué)的研究人員通過對化石進(jìn)行3D掃描,，利用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的外在特征,，同時還做了比例縮減,，更適合研究。

產(chǎn)品原型,。比如微軟的3D模型打印車間,，在產(chǎn)品設(shè)計出來之后，通過3D打印機打印出來模型,，能夠讓設(shè)計制造部門更好的改良產(chǎn)品,，打造出更出色的產(chǎn)品。

文物保護,。博物館里常常會用很多復(fù)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(fù)制品也能將藝術(shù)或文物的影響傳遞給更多更遠(yuǎn)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(shè)計,。在建筑業(yè)里，工程師和設(shè)計師們已經(jīng)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(shè)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(chǎn)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(shù)本身非常適合大規(guī)模生產(chǎn)，所以制造業(yè)利用3D技術(shù)能帶來很多好處,，甚至連質(zhì)量控制都不再是個問題,。

食品產(chǎn)業(yè)。沒錯,，就是“打印”食品,。研究人員已經(jīng)開 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(dāng)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。^[2]

汽車制造業(yè),。不是說你的車是3D打印機打印出來的（當(dāng)然或許有一天這也有可能）,，而是說汽車行業(yè)在進(jìn)行安全性測試等工作時，會將一些非關(guān)鍵部件用3D打印的產(chǎn)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(xiàn),。

美容護膚。3D打印技術(shù)未來也可能會幫助愛美人士進(jìn)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(shù)來實現(xiàn)呢！不僅青春痘,包括祛斑,、美白等領(lǐng)域都有希望使用到3D打印技術(shù)的,！

3D打印技術(shù)的核心制造思想最早起源于19世紀(jì)末的美國，到20世紀(jì)80年代后期3D打印技術(shù)發(fā)展成熟并被廣泛應(yīng)用,。3D打印是科技融合體模型中最新的高“維度”的體現(xiàn)之一,。

據(jù)報道，美國科學(xué)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(yīng)用將會更加廣泛,。

在此之前,，三維打印機數(shù)量很少，大多集中在“科學(xué)怪人”和電子產(chǎn)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(jù)塑料模型去訂制真正市面上買到的零部件。

人們可以在一些電子產(chǎn)品商店購買到這類打印機,，工廠也在進(jìn)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(zhì)量的27000美元不等,。

科學(xué)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,。

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(shù),，上世紀(jì)80年代已有雛形，其學(xué)名為“快速成型”,。 它的原理是：把數(shù)據(jù)和原料放進(jìn)3D打印機中,，機器會按照程序把產(chǎn)品一層層造出來。打印出的產(chǎn)品,，可以即時使用,。

在20世紀(jì)80年代中期，SLS被在美國德州大學(xué)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RF Housholder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(dāng)時的畢業(yè)生Jim Bredt和Tim Anderson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?dāng)D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(shù),，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體?，F(xiàn)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(shù)可用于珠寶，鞋類,，工業(yè)設(shè)計,，建筑，工程和施工（AEC）,，汽車,，航空航天，牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，教育,，地理信息系統(tǒng),，土木工程，和許多其他領(lǐng)域,。

最早的3D打印出現(xiàn)在上個世紀(jì)的80年代，價格極其昂貴且所能打印的產(chǎn)品數(shù)量也少得可憐,。

1,、價格因素：

大多數(shù)桌面級3D打印機的售價在2萬元人民幣左右，一些國內(nèi)的仿制品價格可以低到6000元,。但是據(jù)3D打印機代理商透露,，國產(chǎn)的3D打印機雖然價格低，但質(zhì)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(chǎn)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成3D打印機能夠讀取的格式，最后再進(jìn)行打印,。

2,、原材料

3D打印不是一項高深艱難的技術(shù)。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(jīng)可以使用14種基本材料并在此基礎(chǔ)上混搭出107種材料,，兩種材料的混搭使用,、上色也已經(jīng)是現(xiàn)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(yuǎn),。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(fēng)險成本

如同核反應(yīng)既能發(fā)電,，又能破壞一樣,。3D打印技術(shù)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(dān)心。如果什么都能徹底復(fù)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(xì)，則需要每層厚度減??；如果想提高打印速度，則需要增加層厚,，而這勢必影響產(chǎn)品的精度質(zhì)量,。若生產(chǎn)同樣精度的產(chǎn)品，同傳統(tǒng)的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn),，難以形成產(chǎn)業(yè)鏈

21世紀(jì)3d打印機生產(chǎn)商是百花齊放。 3D打印機缺乏標(biāo)準(zhǔn),，同一個3d模型給不同的打印機打印,，所得到的結(jié)果是大不相同的。此外,，打印原材料也缺乏標(biāo)準(zhǔn),，2012-2013年3d打印機廠商都想讓消費者買自己提供的打印原料，這樣他們能獲取穩(wěn)定的收入,。這樣做雖然可以理解,，畢竟普通打印機也走這一模式，但3d打印機生產(chǎn)商所用的原料一致性太差,，從形式到內(nèi)容千差萬別,，這讓材料生產(chǎn)商很難進(jìn)入，研發(fā)成本和供貨風(fēng)險都很大,，難以形成產(chǎn)業(yè)鏈,。表面上是3D打印機捆綁了3D打印材料，事實上卻是材料捆綁了打印機,，非常不利于降低成本和抵抗風(fēng)險,。

6.意料之外的工序：3d打印前所需的準(zhǔn)備工序，打印后的處理工序

很多人可能以為3d打印就是電腦上設(shè)計一個模型,，不管多復(fù)雜的內(nèi)面,，結(jié)構(gòu),，摁一下按鈕，3d打印機就能打印一個成品,。這個印象其實不正確,。真正設(shè)計一個模型，特別是一個復(fù)雜的模型,，需要大量的工程,，結(jié)構(gòu)方面的知識，需要精細(xì)的技巧,，并根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整,。用塑料熔融打印來舉例，如果在一個復(fù)雜部件內(nèi)部沒有設(shè)計合理的支撐,，打印的結(jié)果很可能是會變形的。后期的工序也通常避免不了,。媒體將3d打印描述成打印完畢就能直接使用的神器,。可事實上制作完成后還需要一些后續(xù)工藝：或打磨,，或燒結(jié),，或組裝，或切割,，這些過程通常需要大量的手工工作,。

7. 缺乏殺手锏產(chǎn)品及設(shè)計

都說3d打印能給人們巨大的生產(chǎn)自由度，能生產(chǎn)前所未有的東西,?？芍钡?012年，這種“殺手”級別的產(chǎn)品還很少,，幾乎沒有,。做些小規(guī)模的飾品，藝術(shù)品是可以的,，做逆向工程也可以的,，但要談到大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，3d打印還不能取代傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式,。如果3d打印能生產(chǎn)別的工藝所不能生產(chǎn)的產(chǎn)品,，而這種產(chǎn)品又能極大提高某些性能，或能極大改善生活的品質(zhì),，這樣或許能更快的促進(jìn)3d打印機的普及,。可2012-2013年3d打印機這方面并不盡如人意,。

（部分廠家型號列表：）

納米級別微型3D打印機

德國公司Nanoscribe GmbH在美國舊金山某展會上,，發(fā)布了一款迄今為止最高速的納米級別微型3d打印機——Photonic Professional GT,。 這款Photonic Professional GT 3D打印機，能制作納米級別的微型結(jié)構(gòu),，以最高的分辨率,，快速的打印寬度，打印出不超過人類頭發(fā)直徑的三維物體,。

3D Systems公司還在CES2013展會上推出了一款Cubify系列家用3D打印機,，與第一代產(chǎn)品相比，第二代Cube有許多改進(jìn),，其中包括打印速度是原來的1.5倍,，既可以使用ABS，也可以使用可回收的PLA塑料,。第二代Cube保持了第一代產(chǎn)品的許多特性,，例如方便加載的粉盒(交回舊粉盒可獲得折扣)、觸控屏控制和WiFi連接,。

科學(xué)家們正在利用3D打印機制造諸如皮膚,、肌肉和血管片段等簡單的活體組織，很有可能將有一天我們能夠制造出像腎臟,、肝臟甚至心臟這樣的大型人體器官,。如 果生物打印機能夠使用病人自身的干細(xì)胞，那么器官移植后的排異反應(yīng)將會減少,。人們也可以打印食品,，比如康奈爾大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)成功打印出了杯形蛋糕。幾乎所有人都相信,，食品界的殺手級應(yīng)用將是能夠打印巧克力的機器,。

3D打印被用作《經(jīng)濟學(xué)人》雜志封面，主題為《看制造業(yè)新技術(shù)如何改變世界》,，詳細(xì)介紹了3D打印的歷史和發(fā)展,，可見人們對于3D打印成為一項可以改變世界的影響力日益關(guān)注?；仡?011年,，3D打印市場并購整合成為主流，業(yè)內(nèi)主流3D打印公司完成了大規(guī)模收購,，建立未來3D打印全方位服務(wù)平臺,，以拓展更廣的用戶與合作伙伴群及聯(lián)合研發(fā)更多適合市場推廣的產(chǎn)品。

而3D打印的價值體現(xiàn)在想象力馳騁的各個領(lǐng)域,，3D打印正讓“天馬行空”轉(zhuǎn)變?yōu)椤澳_踏實地”的可能,，人們利用3D打印為自己所在的領(lǐng)域貼上了個性化的標(biāo)簽。人們紛紛展示了如何3D打印馬鈴薯,、巧克力,、小鎮(zhèn)模型,，甚至擴展到用3D打印汽車和飛機。3D打印行業(yè)的發(fā)展猶如其定義本身,，始終凸顯著“創(chuàng)新突破”這一關(guān)鍵特質(zhì),。

3D打印的優(yōu)勢在2011年被充分應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，利用3D打印進(jìn)行生物組織直接打印的概念日益受到推崇,。比較典型的包括Open3DP創(chuàng)新小組宣布3D打印在打印骨骼組織上的應(yīng)用獲得成功,，利用3D打印技術(shù)制造人類骨骼組織的技術(shù)已經(jīng)成熟；哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一個研究小組則成功研制了一款可以實現(xiàn)生物細(xì)胞打印的設(shè)備,；另外,，3D打印人體器官的嘗試也正在研究中。

隨著3D打印材料的多樣化發(fā)展以及打印技術(shù)的革新,，3D打印不僅在傳統(tǒng)的制造行業(yè)體現(xiàn)出非凡的發(fā)展?jié)摿?，同時其魅力更延伸至食品制造、服裝奢侈品,、影視傳媒以及教育等多個與人們生活息息相關(guān)的領(lǐng)域,。

在速度突破上,，2011年，個人使用3D打印機的速度已突破了送絲速度300mm每秒的極限,，達(dá)到350mm每秒,。在體積突破上，3D打印機體積為適合不同行業(yè)的需求,，也呈現(xiàn)“輕盈”和“大尺寸”的多樣化選擇,。已有多款適合辦公室打印的小巧3D打印機，并在不斷挑戰(zhàn)“輕盈”極限,，為未來進(jìn)入家庭奠定基礎(chǔ),。

在Vienna University of Technology的一個研究項目中，該團隊設(shè)計了迄今為止世界上最小的3D打印設(shè)備,，并且降低了打印設(shè)備的制造成本,，也有望未來進(jìn)駐家庭。 在“大尺寸”領(lǐng)域,，在德國的3D打印公司發(fā)布了4000x2000x1000mm尺寸的3D打印機,，該款大尺寸3D打印機使打印大尺寸部件一次成型成為可能。

3D打印技術(shù)日新月異,，在2011年Lexus對外發(fā)布了新3D打印技術(shù),，該技術(shù)基于高科技循環(huán)編織技術(shù)，使用激光進(jìn)行3D打印,， 能夠以編織的方式制作復(fù)雜的3D模型,。

據(jù)國外媒體報道,，對于大多數(shù)消費者來說，3D打印機可以算是一種奢侈品,。為了讓更多消費者感受到3D打印機的神奇,，玩具廠商 WobbleWorks在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)起活動籌集3萬美元，投資研發(fā)出了一種廉價的3D打印技術(shù)可以打印出一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)物體的“3D涂鴉手”,。據(jù)了解,，這支價值50美元的“3D涂鴉手”通過利用特殊“墨水”塑料線來書寫，當(dāng)用筆尖畫出一個圖形后,，會立即冷卻,，隨后出現(xiàn)一個3D結(jié)構(gòu)模型。WobbleWorks公司希望該“3D涂鴉手”在2013年年末就可上市,，而且還讓藝術(shù)家為該“3D涂鴉手”模型設(shè)計出更多的圖形,，從3D動物到壯觀的埃菲爾鐵塔。該公司發(fā)言人表示,，每個人都會用筆,，所以他們設(shè)計了這款3D打印筆。如果你喜歡亂涂鴉,、描繪或者在空中比劃手勢,，都可以在這支“3D涂鴉手”中發(fā)現(xiàn)樂趣。使用者用這支“3D涂鴉手”畫出一個東西,，隨后就會有一個相應(yīng)的塑料3D模型“拔地而生”,。同時，研究人員還表示,，這支“3D涂鴉手”還可以作為塑料焊接工具使用,。使用者甚至可以在任何表面上繪制圖像，繪制時將筆尖向上抬,，就會出現(xiàn)逼真的3D物體了,，十分神奇。

利用3D打印技術(shù)改善藝術(shù)及生活的例子屢見不鮮,。例如荷蘭時尚設(shè)計師Iris van Herpen 展示了它的服裝設(shè)計作品,，這些服裝作品全部使用3D打印機一次成型。通過3D打印技術(shù)制造的服裝,，突破了傳統(tǒng)服裝剪裁的限制,，幫助設(shè)計師完整地展現(xiàn)其靈感。而在Cornell大學(xué)的一個項目中,，研究團隊制造了一臺3D打印機用于打印食物,，展現(xiàn)了烹調(diào)的獨特方式。其優(yōu)勢在于能夠精確控制食物內(nèi)部材料分布和結(jié)構(gòu),，將原本需要經(jīng)驗和技術(shù)的精細(xì)烹調(diào)轉(zhuǎn)換為電子屏幕前的簡單設(shè)計,。

基于3D打印民用化普及的趨勢,，3D打印的設(shè)計平臺正從專業(yè)設(shè)計軟件向簡單設(shè)計應(yīng)用發(fā)展，其中比較成熟的平臺有基于WEB的3D設(shè)計平臺3D Tin,，另外,，微軟、谷歌以及其他軟件行業(yè)巨頭也相繼推出了基于各種開放平臺的3D打印應(yīng)用,，大大降低了3D設(shè)計的門檻,，甚至有的應(yīng)用已經(jīng)可以讓普通用戶通過類似玩樂高積木的方式設(shè)計3D模型.

3D打印機的創(chuàng)造物除了色彩豐富之外也相當(dāng)精美。Warner說道：“目前為止,，大多數(shù)創(chuàng)造物的最高分辨率為100微米,。但是我們能夠以25微米的分辨率進(jìn)行打印，創(chuàng)造出非常光潔的表面,?！贝蛴〕錾时普娑覜]有任何毛刺的物體，不僅會受到3D打印發(fā)燒友的喜愛,，對于普通消費者來說也是大受歡迎,。MikeDuma說道：“其中一個有趣的推廣就是家庭使用，我們把它稱為家庭實用替代物,。當(dāng)你想要燈泡或者任何有著塑料支架的東西時,，它們都可以打印出來。家庭用戶也可以使用打印機打印玩具和臨時需要的東西,，25微米的分辨率甚至可以讓你使用足夠牢固的材料來打印假牙,。”

Duma說道：“普通消費者所使用的3D打印機技術(shù),，最令人激動的發(fā)展莫過于家庭機器人的出現(xiàn)。3D打印使你能夠進(jìn)入機器人的世界,。如果使用者能夠快速重新設(shè)計并開發(fā)技術(shù)原型,，那么他們就能夠制造出多功能的簡單機器人來做家務(wù)。那真的能夠創(chuàng)造出接近于終端用戶,、消費者和普通家庭成員的機器人,。”Warner相信,，3D打印技術(shù)在技術(shù)領(lǐng)域所帶來轟動,，不會遜色于80年代的臺式機和最近幾年的平板電腦。

科幻電影成現(xiàn)實

好萊塢大作《十二生肖》電影,，小編相信各位成龍迷們對該部影片也不陌生,，但該部影片中有項非常流行技術(shù)不知各位是否有留意，《十二生肖》中成龍佩戴了專業(yè)掃描手套來掃描劇中十二生肖銅像,，另外一邊通過專業(yè)設(shè)備將所掃描的銅像完美打印,，看似很科幻不切實際,，其實，影片中出現(xiàn)的專業(yè)設(shè)備就是目流行的3D打印技術(shù),，對于曾經(jīng)來說這類技術(shù)可能屬于試驗階段的產(chǎn)品,，對于技術(shù)高速發(fā)展的時代來說，已經(jīng)有國產(chǎn)品牌推出萬元內(nèi)3D打印機產(chǎn)品,，并且還在京城首家3D打印機體驗館中進(jìn)行了展示,。

打印機是款一直被定義于辦公用戶的產(chǎn)品，但小編卻覺得3D打印機并不屬于辦公用品,，而是一款生活中常會使用到的家電產(chǎn)品,，為什么說3D打印機是款家電產(chǎn)品呢？首先,，小編大膽假設(shè)下,，如果生活中安裝某設(shè)備，突然發(fā)現(xiàn)少掉一顆螺絲,，正常情況下可能會去五金店里配,，但有了3D打印機之后，就完全可以在家中打印一個相符的螺絲,，用戶無須出門就會解決困擾,。另外，用戶也可通過3D打印機制作DIY產(chǎn)品,，比如在網(wǎng)絡(luò)上看見非常別致的裝飾品,，就可通過3D打印機將其打印出來，當(dāng)然生活中會使用到3D打印機的機會當(dāng)然不止這些,。

許多相互競爭的技術(shù)是可用的,。它們的不同之處在于以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件，并且以可用的材料的方式,。一些方法利用熔化或軟化可塑性材料的方法來制造打印的“墨水”,，

例如：選擇性激光燒結(jié)（selective laser sintering，SLS）和混合沉積建模（fused deposition modeling,，F(xiàn)DM）,，還有一些技術(shù)是用液體材料作為打印的“墨水”的，例如：立體平板印刷（stereolithography,，SLA）,、分層實體制造（laminated object manufacturing，LOM）,。每種技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點,，因而一些公司會提供多種打印機以供選擇。一般來說，主要的考慮因素是打印的速度和成本,，三維打印機的價格,，物體原型的成本，還有材料以及色彩的選擇和成本,。
　　可以直接打印金屬的打印機價格昂貴,。有時候人們會先使用普通的三維打印機來制作模具，然后用這些模具制作金屬部件,。

主流3D打印技術(shù)簡介 FDM,SLA,3DP,SLS.

熔融沉積快速成型（Fused Deposition Modeling,FDM）

熔融沉積又叫熔絲沉積,，它是將絲狀熱熔性材料加熱融化，通過帶有一個微細(xì)噴嘴的噴頭擠噴出來,。熱熔材料融化后從噴嘴噴出,，沉積在制作面板或者前一層已固化的材料上，溫度低于固化溫度后開始固化,，通過材料的層層堆積形成最終成品,。

在3D打印技術(shù)中，F(xiàn)DM的機械結(jié)構(gòu)最簡單,，設(shè)計也最容易,，制造成本、維護成本和材料成本也最低,，因此也是在家用的桌面級3D打印機中使用得最多的技術(shù),，而工業(yè)級FDM機器，主要以Stratasys公司產(chǎn)品為代表,。

FDM技術(shù)的桌面級3D打印機主要以ABS和PLA為材料,，ABS強度較高，但是有毒性,，制作時臭味嚴(yán)重,，必須擁有良好通風(fēng)環(huán)境，此外熱收縮性較大,，影響成品精度,；PLA是一種生物可分解塑料，無毒性,，環(huán)保,，制作時幾乎無味,，成品形變也較小,，所以國外主流桌面級3D打印機均以轉(zhuǎn)為使用PLA作為材料。

FDM技術(shù)的優(yōu)勢在于制造簡單,，成本低廉,，但是桌面級的FDM打印機，由于出料結(jié)構(gòu)簡單，難以精確控制出料形態(tài)與成型效果,，同時溫度對于FDM成型效果影響非常大,，而桌面級FDM 3D打印機通常都缺乏恒溫設(shè)備，因此基于FDM的桌面級3D打印機的成品精度通常為0.3mm-0.2mm,，少數(shù)高端機型能夠支持0.1mm層厚,，但是受溫度影響非常大，成品效果依然不夠穩(wěn)定,。此外,，大部分FDM機型制作的產(chǎn)品邊緣都有分層沉積產(chǎn)生的“臺階效應(yīng)”，較難達(dá)到所見即所得的3D打印效果,，所以在對精度要求較高的快速成型領(lǐng)域較少采用FDM,。

光固化成型（Stereolithigraphy Apparatus,SLA）

光固化技術(shù)是最早發(fā)展起來的快速成型技術(shù)，也是研究最深入,、技術(shù)最成熟,、應(yīng)用最廣泛的快速成型技術(shù)之一。光固化技術(shù),，主要使用光敏樹脂為材料,，通過紫外光或者其他光源照射凝固成型，逐層固化,，最終得到完整的產(chǎn)品,。

光固化技術(shù)優(yōu)勢在于成型速度快、原型精度高,，非常適合制作精度要求高,，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的原型。使用光固化技術(shù)的工業(yè)級3D打印機,，最著名的是objet,，該制造商的3D打印機提供超過123種感光材料，是目前支持材料最多的3D打印設(shè)備,。

光固化快速成型應(yīng)該是3D打印技術(shù)中精度最高,，表面也最光滑的，objet系列最低材料層厚可以達(dá)到16微米（0.016毫米）,。但是光固化快速成型技術(shù)也有兩個不足,，首先光敏樹脂原料有一定毒性，操作人員使用時需要注意防護,，其次光固化成型的原型在外觀方面非常好,，但是強度方面尚不能與真正的制成品相比，一般主要用于原型設(shè)計驗證方面,，然后通過一系列后續(xù)處理工序?qū)⒖焖僭娃D(zhuǎn)化為工業(yè)級產(chǎn)品,。此外，SLA技術(shù)的設(shè)備成本、維護成本和材料成本都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于FDM,，因此,，基于光固化技術(shù)的3D打印機主要應(yīng)用在專業(yè)領(lǐng)域，桌面領(lǐng)域已有兩個桌面級別SLA技術(shù)3D打印機項目啟動,，一個是Form1,，一個是B9，相信不久的將來會有更多低成本的SLA桌面3D打印機面世,。

三維粉末粘接（Three Dimensional Printing and Gluing,3DP）

3DP技術(shù)由美國麻省理工大學(xué)開發(fā)成功,，原料使用粉末材料，如陶瓷粉末,、金屬粉末,、塑料粉末等，3DP技術(shù)工作原理是,，先鋪一層粉末,，然后使用噴嘴將粘合劑噴在需要成型的區(qū)域，讓材料粉末粘接,，形成零件截面,，然后不斷重復(fù)鋪粉、噴涂,、粘接的過程,，層層疊加，獲得最終打印出來的零件,。

3DP技術(shù)的優(yōu)勢在于成型速度快,、無需支撐結(jié)構(gòu)，而且能夠輸出彩色打印產(chǎn)品,，這是其他技術(shù)都比較難以實現(xiàn)的,。3DP技術(shù)的典型設(shè)備，是3DS旗下zcorp的zprinter系列,，也是3D照相館使用的設(shè)備,，zprinter的z650打印出來的產(chǎn)品最大可以輸出39萬色，色彩方面非常豐富,，也是在色彩外觀方面,，打印產(chǎn)品最接近于成品的3D打印技術(shù)。

但是3DP技術(shù)也有不足,，首先粉末粘接的直接成品強度并不高,，只能作為測試原型，其次由于粉末粘接的工作原理,，成品表面不如SLA光潔,，精細(xì)度也有劣勢，所以一般為了產(chǎn)生擁有足夠強度的產(chǎn)品,，還需要一系列的后續(xù)處理工序,。此外，由于制造相關(guān)材料粉末的技術(shù)比較復(fù)雜,，成本較高,，所以3DP技術(shù)主要應(yīng)用在專業(yè)領(lǐng)域，桌面級別僅有一個PWDR項目在啟動,，但仍然處于0.1狀態(tài),，尚需觀察后續(xù)進(jìn)展。

選擇性激光燒結(jié)（Selecting Laser Sintering,SLS）

該工藝由美國德克薩斯大學(xué)提出,，于1992年開發(fā)了商業(yè)成型機,。SLS利用粉末材料在激光照射下燒結(jié)的原理，由計算機控制層層堆結(jié)成型,。SLS技術(shù)同樣是使用層疊堆積成型,，所不同的是，它首先鋪一層粉末材料,，將材料預(yù)熱到接近熔化點,，再使用激光在該層截面上掃描，使粉末溫度升至熔化點,，然后燒結(jié)形成粘接,，接著不斷重復(fù)鋪粉、燒結(jié)的過程,，直至完成整個模型成型,。

激光燒結(jié)技術(shù)可以使用非常多的粉末材料，并制成相應(yīng)材質(zhì)的成品,，激光燒結(jié)的成品精度好,、強度高，但是最主要的優(yōu)勢還是在于金屬成品的制作,。激光燒結(jié)可以直接燒結(jié)金屬零件,，也可以間接燒結(jié)金屬零件，最終成品的強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他3D打印技術(shù),。SLS家族最知名的是德國EOS的M系列,。

激光燒結(jié)技術(shù)雖然優(yōu)勢非常明顯，但是也同樣存在缺陷,，首先粉末燒結(jié)的表面粗糙,，需要后期處理，其次使用大功率激光器,，除了本身的設(shè)備成本,，還需要很多輔助保護工藝,，整體技術(shù)難度較大，制造和維護成本非常高,，普通用戶無法承受,，所以應(yīng)用范圍主要集中在高端制造領(lǐng)域，而尚未有桌面級SLS 3D打印機開發(fā)的消息,，要進(jìn)入普通民用領(lǐng)域,，可能還需要一段時間。

3D打印領(lǐng)域發(fā)展迅猛,，從巨型的房屋打印機到微型的納米級細(xì)胞打印機,，各種新技術(shù)層出不窮，但是主要還是集中在專業(yè)領(lǐng)域,，民用市場還是以簡單架構(gòu)的FDM為主,，無論效果還是精度都差強人意，我們期待著隨著技術(shù)發(fā)展和成本降低,，桌面級3D打印機也能夠真正實現(xiàn)所見即所得的打印效果,，那時候3D打印改變世界將不再是一個夢想。

注：粉末層噴頭三維打印    en:Powder bed and inkjet head 3d printing，PP

據(jù)國外媒體報道,， 2014年,，一臺3D打印機將抵達(dá)國際空間站，宇航員將使用它打印制造地球之外首個工具或者儀器零部件,。

“太空制造”公司與美國宇航局馬歇爾太空飛行中心建立合作關(guān)系,，共同完成3D打印零重力實驗(簡稱3D打印實驗),，他們將開啟太空制造能力，幫助人類在太陽系其它星球建立殖民基地,。

該公司CEO亞倫-科梅爾(Aaron Kemmer)說：“3D打印實驗是美國宇航局未來重點研究項目之一,，3D打印零部件和工具將增強太空任務(wù)的可靠性和安全性，同時可以降低生產(chǎn)制造成本,。首臺3D打印機將制造一些測試試樣，之后再用于制造大量零部件,，以及工具和科學(xué)裝置,。”

2014年8月,，這臺3D打印機將連同太空貨物由SpaceX飛行器攜帶升空抵達(dá)國際空間站,，采用“擠制遞增制造”技術(shù)將聚合物和其它材料逐層打印，最終形成所需的打印物體,。3D打印設(shè)計藍(lán)圖可從空間站計算機中預(yù)先載入或者從地面上行傳輸,。

太空制造公司首席技術(shù)專家詹森-鄧恩(Jason Dunn)稱，這種3D打印技術(shù)將使人們的太空生活更加簡單便捷,，成本降低,，空間站超過30%的零部件都可以通過這臺3D打印機制造。

美國宇航局馬歇爾太空飛行中心3D打印項目負(fù)責(zé)人尼基-沃克海瑟(Niki Werkheiser)說：“3D打印是一項令人興奮的技術(shù),，它將使我們以同等地球生活效率和生產(chǎn)能力的方式在太空中生活工作,。我們的最終目標(biāo)是消除對地球制造的材料和零部件的依賴性?！?/div>