近些年來有一個(gè)新的詞逐漸進(jìn)入人們的視野，那就是“3D打印機(jī)”，其實(shí)這個(gè)詞也挺好理解的，就是打印三維立體物件的機(jī)器，聽起來像是只存在于科幻片里的東西，但是它其實(shí)已經(jīng)存在很久了，3D打印機(jī)原理是什么呢？它能打印出這么多東西，汽車、步槍甚至有設(shè)計(jì)師準(zhǔn)備有那個(gè)3D打印機(jī)造房子，看起來真是很不思議，今天就讓我們一起來探究下3D打印機(jī)原理。
3D打印機(jī)原理是這樣的，它其實(shí)是以一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)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)。由于在3D打印機(jī)原理中把復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化為一系列二維制造的疊加，因而可以在不用模具和工具的條件下生成幾乎任意復(fù)雜的零部件，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性。3D打印機(jī)原理看著很簡單，現(xiàn)在雖然有一些產(chǎn)品能直接打印出來，但要打印出精密產(chǎn)品還有很長的路要走。
3D打印機(jī)
3D打印并非是新鮮的技術(shù)，早在20世紀(jì)80年代就存在3D打印這項(xiàng)技術(shù)了，但是當(dāng)時(shí)的機(jī)器非常巨型而且昂貴，經(jīng)過20多年的發(fā)展，技術(shù)逐漸成熟，機(jī)器也漸漸小型化，二十一世紀(jì)年以來3D打印機(jī)的銷售逐漸擴(kuò)大，價(jià)格也開始下降。
3D打印技術(shù)的基本原理
首先得通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）或計(jì)算機(jī)動(dòng)畫建模軟件建模，再將建成的三維模型“切片”成逐層的截面數(shù)據(jù)，并把這些信息傳送到3D打印機(jī)上，3D打印機(jī)會(huì)把這些切片堆疊起來，直到一個(gè)固態(tài)物體成型。
把三維模型“切片”
至于怎么堆疊這些“切片”，方式有很多種，小型3D打印機(jī)最為常用的就是用液態(tài)材料沉積成型，這個(gè)有點(diǎn)類似噴墨打印機(jī)，只不過噴頭噴出的不是墨水而是熱塑性塑料或共晶系統(tǒng)金屬等可迅速固化的材料，工作方式如下面視頻所示：
也有采用激光燒結(jié)方式的3D打印機(jī)，只不過加工原料就變成了各種固態(tài)粉末，下面就來看看3D打印機(jī)是怎么樣完美復(fù)制出一把扳手吧：
根據(jù)所用材料的不同3D打印的工藝可以細(xì)分為許多種，每種技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在這里就不詳細(xì)介紹了，具體的可看下表：
表格來源：維基百科
目前3D打印技術(shù)的精度其實(shí)已經(jīng)不錯(cuò)了，一般來說每層厚度可以達(dá)到0.1mm，當(dāng)然也有部分打印機(jī)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，不過在彎曲的表面可能會(huì)比較粗糙，要獲得光滑的物體可以打出一個(gè)稍微大一點(diǎn)的物體，然后再拿去打磨就可以了。
3D打印機(jī)的應(yīng)用
利用3D打印機(jī)，工程師可以驗(yàn)證開發(fā)中的新產(chǎn)品，把手中的CAD數(shù)字模型用3D打印機(jī)造成實(shí)體模型，可以方便的對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，相比傳統(tǒng)的方法可以節(jié)約大量的時(shí)間和成本。
3D打印機(jī)也可以用于小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)，這樣就可以快速的把產(chǎn)品的樣品提供給客戶，或進(jìn)行市場宣傳，不用等模具造好后才造出成品，對(duì)于某些小批量定制的產(chǎn)品甚至連模具的成本都可以省去，比如電影中用到的各種定制道具。
左邊的是原型右邊的是3D打印出來的復(fù)制品，還原度還真高呢
在好萊塢大片《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，這個(gè)看似科幻的東西，這個(gè)現(xiàn)實(shí)中利用3D掃描和3D打印技術(shù)其實(shí)是能實(shí)現(xiàn)的。
電影《機(jī)械公敵》中的奧迪RSQ汽車就是使用3D打印制作的
至于家用和個(gè)人市場方面，應(yīng)用就應(yīng)人而異了，不過要推廣開的話可是困難重重，首先目前個(gè)人用3D打印機(jī)并不能說便宜，價(jià)格從幾千到幾萬都有。3D打印的原材料也不便宜這些材料的價(jià)格便宜的幾百元一公斤，最貴的要四萬元左右。還有就是你想打印一個(gè)物體的時(shí)候你得首先得學(xué)會(huì)3D建模……
通過這篇文章，相信大家都會(huì)對(duì)3D打印機(jī)有了一個(gè)初步的了解，雖然它現(xiàn)在還離個(gè)人用戶挺遠(yuǎn)的，不個(gè)它未來的前景可是非常廣闊的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，3D打印機(jī)早晚會(huì)和普通打印機(jī)一樣進(jìn)入千家萬戶，屆時(shí)你想到了什么好東西就可以直接用3D打印機(jī)造出來了。
