3D 打印機技術基于原料噴射成型原理的技術，屬于快速成型技術（Rapid Prototypeing，簡稱RP）的范疇，但與噴墨打印機的工作原理類似，它綜合應用了技術、激光技術、光化學及材料科學等諸多方面的技術與知識，與普通打印機只能打印一些文本報告等平面紙張資料不同，3D 打印技術可以將電腦上設計的3D模型通過打印的方式快速輸出固體實體模型。3D 打印技術的開發降低了模型造價，節省了研發的費用與時間。隨著技術的進步，3D 打印將在產品設計、建筑設計、電影動漫等眾多領域發揮出其獨特的作用。
1 3D打印技術
傳統的模型制作加工手法與雕塑制作相似，都是在一個整塊材料依據設計用減法的方式減去無用的部分，剩下的部分為模型。3D打印技術則是采用分層加工、疊加成形方式來“造型”，會將設計品按照其掃描出來的橫截面分為若干薄層，將塑料或其他材料壓縮成薄層并按照CAD文件中的架構輸出，每次用原材料生成一個薄層，再通過每層逐步疊加的方式獲得實體，這與噴墨打印機每次打印一條直線的工作方法十分類似，最終生成的固體成品能夠符合設計者預先在電腦中定義的大小和形狀，最多只用進行一些打磨細節的處理就可以完成，這樣設計師們就可以利用 3D打印技術方便快速制作出新產品的原型，見圖1。
1.1 打印技術簡介
目前3D打印主要有2種工藝原理：第1種工藝是基于三維打印技術。其原理是先由儲存打印材料儲存桶送出一定量的原材料粉末，并用滾筒在加工平臺上將粉末推成薄薄的一層；接著通過打印頭噴出粘合劑，并依照電腦模型橫截面獲得的二維切片形狀使粉末快速固化，完成一層加工平臺自動下降一點，重復循環直到完成；最后只需掃除未固化的外層粉末就可得到想要的實體模型。這種技術的特點是成型速度快，制作成本低，打印時每層厚度越薄則分辨率越高，實體模型就越精細。此外，該工藝還可使用多種原材料制作出具有 PVC 特性的模型，見圖 2。
第 2 種工藝是基于熔融沉積制造技術。原理是把CAD生成的模型數據導入 3D 打印機的控制軟件，自動生成支撐材料和加熱噴頭運動路徑。完成后加熱噴頭會在計算機的控制下，根據產品零件的截面輪廓信息做平面運動。加熱噴頭將熱塑性絲狀材料加熱和熔化成半液態后擠壓在相應工作平臺上，每次快速冷卻后平臺會形成一層約0.1 mm厚的薄片輪廓，然后工作臺會下降一定高度進行下一層的融覆，通過多層堆疊來形成三維實體。這種成型工藝不會產生有毒氣體和化學污染，在汽車、機械制造等行業中應用最為廣泛。
1.2 打印技術的前景
世界上第1輛使用3D打印技術打印出來的自行車，名為“空氣單車”，見圖3，由英國布里斯托“歐洲宇航英國分布”制造。該自行車全身為高強度尼龍，比金屬材料輕65%。其整體可以說是一個零件，都是一次性打印出來，不用組裝就可以自由活動。
3D打印對普通商務用戶來說用處不大，但在工業設計或者3D模型設計等特殊領域都能發揮極大的作用。其優勢是淘汰了生產線，節約了成本，大大減少了生產廢料，所需的原材料用量只是原來的一成。可以制作傳統技術所不能及的部件形狀，使單件制品的制作更加快捷廉價[3]，同時該技術可以使工業設計人員隨時制作設計品的高度仿真模型，如果使用彩色原料，甚至可以加工出24位彩色模型來，見圖4，交給生產部門或用戶，然后根據反饋意見進行進一步的修改。3D打印技術的產生可能改變許多工廠中的生產方式，打破制造業的門檻，大大提升創造力，從而給制造業帶來一場新的革命。
未完待續；
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