3D打印什么都能打出來

先來看看3D打印是多么神奇的一件事情，它能打印出許多你無法想像的東西，比如一部汽車！沒錯，來自比利時的16位高級工程師組建了“新一代工程 師”團隊，負責設計一款名為“亞利歐(Areion)”的3D賽車，它在4秒內可從0速度提升至60英里/小時，行駛中最高速度可達到87英里/小時。要 打印這部3D賽車就得從外殼開始，將設計好的3D數(shù)字模型傳給3D打印機，經過漫長的等待，整個外殼結構比就打印了出來，甚至在汽車的兩側按照設計均打印 出了復雜的冷卻通道；然后，結合集成芯片，裝上輪胎和發(fā)動機，這個團隊在三周內便完成了這部3D賽車的打印工作。

另一部名為Urbee的3D打印汽車最近也在加拿大亮相，它是一輛三輪、雙座混合動力車，使用電池和汽油作為動力。雖然單缸發(fā)動機制動功率只有8馬 力，但由于其小巧輕便，最高時速可達112公里。“Urbee”橙紅色車身，扁長圓的外形顯得小巧可愛，底盤為不銹鋼制成，包括玻璃嵌板在內的所有外部組 件都是通過大型3D打印設備生產。而先進的3D立體打印技術不僅使Urbee具有時尚前衛(wèi)的流線型外觀，還減少了制造過程中對原材料的浪費，可謂是名副其 實的環(huán)保車型。

還有什么更神奇的？打印禿鷹的喙，給它一個人工“義喙”。一只名為“美麗”的禿鷹被一名偷獵者用槍擊中面部，喙受傷嚴重，不能自己進食。非營利組織 “西北猛禽”(Birdsof Prey Northwest)的志愿者用管子喂它，但它的喙再也不會長出來，這意味著“美麗”會永遠喪失自己進食的能力，面臨被施以安樂死的命運。猛禽專家簡芬 克·康特威爾聯(lián)合機械工程師和一位牙醫(yī)，設計出一個可以完全替代“美麗”失去的上頜的尼龍聚合物喙，這個“義喙”就是用3D打印機打印出來的。盡管手術后 “美麗”的新喙并不是很完美，但它至少可以自己進食了。

打印一套房子也不是天方夜譚。美國南加州大學的Behrokh Khoshnevis教授正進行一項研究，建造一個可以在一天內打印出一套房子的3D打印機，只需要20小時就可以完成！這個巨大的3D房子打印機將從房 子地基開始，地板、墻、天花板、管道甚至更高級的東西，比如電線都可以被打印出來，設計師只需要設計好門和窗戶的CAD圖樣，其他的就留給巨大的3D打印 機吧。別擔心這種打印出來的“塑料房子”很脆弱，Behrokh Khoshnevis教授認為到2050年，3D打印房子將不再是一個稀奇事，而且到時候完全不用擔心房子的堅固度，一般的房子30年-50年就要重建 了，而現(xiàn)在生產的各種高強度塑料能保證使用5年-10年沒問題，關鍵是低成本，人們大可以幾年就換一套新的房子。

神奇！

3D打印原來是這樣的

好了，見識過萬能的3D打印后，你一定很有興趣知道它是怎么實現(xiàn)的。其實說白了3D打印跟我們熟知的2D打印原理是一樣的，只是3D打印噴出來的不是墨水，而是特別的材料，而且這種技術其實在上世紀90年代就已經出現(xiàn)。

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(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幅二維 圖像。而在3D打印時，軟件通過電腦輔助設計技術（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。

將打印變3D的方法很多，有些3D打印機使用“噴墨”的方式。例如，使用打印機噴頭將一層極薄的液態(tài)塑料物質噴涂在鑄模托盤上，此涂層然后被置于紫 外線下進行處理；之后鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆疊上來。還有一些3D打印系統(tǒng)使用粉末微粒作為打印介質。粉末微粒被噴灑在鑄模托盤上形成一層 極薄的粉末層，然后由噴出的液態(tài)粘合劑進行固化。它也可以使用一種叫做“激光燒結”的技術熔鑄成指定形狀。當遇到包含孔洞及懸臂這樣的復雜結構時，介質中 就需要加入凝膠劑或其他物質以提供支撐或用來占據空間。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3D打印的介質種 類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質。有些打印機還能結合不同介質，令打印出來的物體一頭堅硬而另一頭柔軟?？茖W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 細胞，那么器官移植后的排異反應將會減少。人們也可以打印食品，比如康奈爾大學的科學家們已經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 用將是能夠打印巧克力的機器。

如果我們要制作一個塑料材質的蘋果，首先需要在電腦上使用CAD軟件制作出一個蘋果的3D模型文件，然后把它轉換成3D打印機支持的文件格式。接下 來需要給3D打印機放入塑料耗材，然后點擊一下“打印”，剩下的事情就交給3D打印機去做吧。等等，還有一個重點需要說明，就是3D打印機到底會把這個蘋 果分成多少層來打?。恳粋€最簡單的邏輯是：層數(shù)分得越多，打印出來的蘋果精度越高，例如圓弧越接近自然，這跟數(shù)碼照片的分辨率原理有點類似。而打印層數(shù)其 實是由3D打印機的“層厚”來決定的，越高級的3D打印機能打印出來的層厚就越薄，而層厚通常是微米級別的，這也是衡量3D打印機性能的重要標準。但讓人 糾結的是，層厚越小，精度越高，3D打印的速度就越慢。真可謂魚與熊掌不可兼得。

厲害！

3D打印將顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)

美國人甚至動起了用3D打印機打印iPhone的主意，因為這種新的制造技術將顛覆傳統(tǒng)的生產模式，不需要大量的工人做同樣的一個產品，重復同樣的 一個生產工作，這些都交給3D打印機去辦，設想一下為蘋果生產i-Phone的富士康員工跟3D打印機比拼生產效率，說不定哪天美國人自己用3D打印機打 印出來的iPhone成本會比今天富士康生產的還要低。事實上，以目前的3D打印技術，顯示屏和傳感器這種看起來“高精尖”的元器件，都可以被直接打印出 來了，那么，我們離直接打印iPhone的那一天還遠嗎？

就是這樣一個簡單的道理，如果能用機器去辦的事情，為什么還需要人工去生產呢？3D打印技術改變了傳統(tǒng)的制造流程，人們不再需要分批制造各種不同的 零部件，然后再把它們組裝在一起，而只需要做一個很棒的設計，剩下的事情就交給3D打印機來完成，這部機器可以打破零部件的概念，直接打印出產品的整體。 顯而易見的是，3D打印這種制造流程不光能節(jié)省大量的人力勞動，而且能使材料的利用最大化。

不過，目前的3D打印仍然只能被用于非常規(guī)的制造領域，比如企業(yè)可以用3D打印出一個樣品給客戶看，但卻不能成批量大量打印產品出來交付給客 戶，3D打印技術仍有很大的制約瓶頸。其中最大的一個是耗材問題。試想一下，如果只是打印一個塑料的蘋果，那是很簡單的事情，只需要給3D打印機加注一些 塑料原料耗材，但如果真要打印iPhone，那就得需要鋁合金、玻璃、塑料，以及各種導電材料了，打印聚合物鋰電池看起來也是一個棘手的問題。要在一部 3D打印機上面使用這么多不同材料的耗材，目前來看還是有技術難度的。

但是，技術難度并不能阻礙3D打印被追捧，英國《經濟學人》雜志認為它將“與其他數(shù)字化生產模式一起推動實現(xiàn)第三次工業(yè)革命”，用3D打印機替代大量工人的愿景終有一天會到來。

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問：3D打印機是萬能的嗎？答：至少目前3D打印機并不是萬能的，它的生產制品受到原料耗材的制約，如果材料學有突破的話它會更加完美。

問：3D打印機會取代傳統(tǒng)制造嗎？

答：目前看來不會，它可以改變傳統(tǒng)制作過程中某些環(huán)節(jié)，使其更高效更節(jié)省成本。

問：3D打印機能直接打印出彩色嗎？

答：專業(yè)級和生產級的3D打印機很多已經能夠直接打印出有顏色的物品了，個人級的3D打印機可以通過選擇有色原料也可以制作單色的物品。

問：為什么3D打印機價格貴嗎？

答：3D打印機產品針對的市場不同分為個人級、專業(yè)級、生產級，結構和采用技術、耗材各不相同，所以價格差距很大，有幾千元的也有幾十萬元的。

試一試

3D打印個人也能玩

好了，看到這里你是不是已經流口水了？想自己 打印一部自行車試試，或者設計一對屬于自己的情侶玩偶，甚至很想擁有一臺個人的桌面式3D打印機。辦法還是有的。盡管目前頂尖的3D打印技術都是大型企業(yè) 才用得起的，數(shù)萬美元以上的售價真的不菲。不過，對個人玩家或者小型企業(yè)而言，還是有途徑去嘗試3D打印這種新玩意的。

目前國內已經出現(xiàn)了一些專門面向個人或者小型 企業(yè)的3D打印服務，客戶只需向他們提供設計好的3D圖樣，他們就可以為客戶打印出來，而這種打印出來的小玩意所費并不太多，比如一臺用3D打印機打印出 來的小跑車模型，通常需要400元左右。甚至，如果你是一個搞設計的專業(yè)人士，那么擁有一臺桌面3D打印機也是可以的，通常售價只需要3000元 -5000元，當然，這種個人級3D打印機功能就很簡單了，通常只能使用塑料耗材，用來打印小設計最合適。

事實上，3D打印機也在向小型化發(fā)展，一些美國企業(yè)已經推出面向個人和小型企業(yè)用戶的桌面3D打印機，售價通常在2000美元以下，便宜的機型甚至低至400美元。而國內也有專門推出個人3D打印機的企業(yè)，國產品牌的3D打印機售價也只需要幾千元，但功能相對簡單。

有分析認為，3D打印機就像過去的PC一樣， 剛開始只有少部分的技術人員需要用到PC，但當PC應用逐漸大眾化的時候，PC就迎來了進入千家萬戶的普及時代。3D打印機也是一樣，當人們發(fā)現(xiàn)它可以打 印許多人們日常生活所用到的物品時，3D打印機也就迎來了進入千家萬戶的時機。