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3D 打印，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(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)。 3D 打印通常是采用數(shù)字技
術(shù)材料打印機來實現(xiàn)的。 常在模具制造、 工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型， 后逐漸用于一些
產(chǎn)品的直接制造， 已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。 該技術(shù)在珠寶、 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、槍支以及其他領(lǐng)
2、域都有所應(yīng)用。
3D 打印技術(shù)的原理基本分為三部分：
1.三維設(shè)計
3D 打印的設(shè)計過程是：先通過計算機輔助設(shè)計 (CAD) 或計算機動畫建模軟件建模，再
將建成的三維模型“分割”成逐層的截面，從而知道打印機逐層打印。 設(shè)計軟件和打印機之
間協(xié)作的標準文件格式 STL 文件格式。一個 STL 文件使用三角面來大致模擬物體的表面。
三角面越小其生成的表面分辨率越高。 PLY 是一種通過掃描來產(chǎn)生三維文件的掃描器，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。
2.打印過程
打印機通過讀取文件中的橫截面信息
3、， 用液體狀， 粉狀或片狀的材料將這些截面逐層的
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
集合可以造出任何形狀的物品。
傳統(tǒng)的制造技術(shù)如住塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品， 而 3D 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 3D 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。
3.完成
目前 3D 打印機的分辨力對大多數(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：
4、先用當前的 3D 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。
3D 打印技術(shù)的快速發(fā)展給生活帶來了優(yōu)點的同時也帶來了許多缺點，首先， 3D 打印
相比傳統(tǒng)制造的優(yōu)勢在于：速度快。 一次性完成而非分布優(yōu)化，產(chǎn)品形狀想象空間更大，可
以用軟件做出傳統(tǒng)制造不方便完成的形狀。 此外，修改成本小， 只需要在軟件中修改部分參
5、
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數(shù)，就可以快速生產(chǎn)出新版。另外， 3D 打印缺點是：對于一般要求較低、專業(yè)性不強的部
件， 3D 打印可以滿足要求，但是對于高硬度的產(chǎn)品， 3D 打印明顯力不從心。首先是材料
性能差，強度、剛度、機械加工性都遠不如加工方式；其次是材料局限，成本高。目前 3D
打印機使用的材料非常有限，主要是石膏、無機粉料、光敏樹脂、塑料等。 3D 打印成品非
?！按嗳酢?，一捏就碎，經(jīng)不起折騰；再次是精度問題。由于分層制造存在臺階效應(yīng)，每個
層
6、次雖然很薄，但在一定微觀尺度下，仍會形成與有一定厚度的一級級“臺階”，如果需要
制造的對象表面勢圓弧形，那么就會造成精度上的偏差。
3D 打印按需定制、以相對低廉的成本制造產(chǎn)品一度被認為是科幻想象，而現(xiàn)在已經(jīng)變
成現(xiàn)實，其發(fā)展趨勢將逐漸加速：
1.3D 打印技術(shù)將成為工業(yè)化力量
3D 打印原先只能用于制造產(chǎn)品原型以及玩具。而現(xiàn)在它將成為工業(yè)化力量。你乘坐的
飛機將使用 3D 打印制造的零部件，這些零部件能夠讓飛機變得更輕、更省油。
事實上，一些 3D 打印的零部件已經(jīng)被應(yīng)用于飛機上。該技術(shù)也將被國防、汽車等工業(yè)
應(yīng)用于特種零部件的直接制造。總
7、之，在你不知不覺的情況下，通過 3D 打印制造的飛機、
汽車乃至家電的零部件數(shù)量將越來越多。
2.3D 技術(shù)的發(fā)展將使產(chǎn)品創(chuàng)新速度加快
從新車型到更好的家電， 一切產(chǎn)品的設(shè)計速度都將加快， 從而將創(chuàng)新更快的退向消費者。
由于運用 3D 打印的快速原型制造技術(shù)能夠縮短把產(chǎn)品概念轉(zhuǎn)化為成熟產(chǎn)品設(shè)計的時間， 設(shè)
計人員將能夠?qū)Ｗ⒂诋a(chǎn)品的功能。
雖然使用 3D 打印的快速原型制造技術(shù)并不是新鮮事物， 但迅速降低的成本、 功能得到
改進的設(shè)計軟件以及越來越多的打印材料意味著設(shè)計人員將能更方便的使用 3D 打印機， 使
他們能夠在設(shè)計的早期
8、階段就打印出原型產(chǎn)品、 進行修改以及重新打印等等， 從而加速創(chuàng)新，
其結(jié)果將是更好的產(chǎn)品以及更快的設(shè)計速度。
3.3D 打印機為制造工廠提供助力
我們有望再制造工廠力看到 3D 打印機。一些特殊的零部件已經(jīng)由 3D 打印機更經(jīng)濟的
生產(chǎn)出來了。但僅僅是在小規(guī)模范圍內(nèi)。對于 3D 打印技術(shù)，很多制造商將開始嘗試原型制
造以外的應(yīng)用。
隨著 3D 打印機的性能不斷提高以及制造商將其整合進生產(chǎn)線和供應(yīng)鏈的經(jīng)驗變得更加
豐富， 我們有望看到集成了 3D 打印零部件的混合制造工藝。 而消費者渴望的那些需要通過
3D 打印機制造的產(chǎn)品將進一步加速此進
9、程。
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4.3D 打印技術(shù)將用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
通過 3D 打印制造的醫(yī)療植入物將提高你身邊一些人的生活質(zhì)量，因為 3D 打印產(chǎn)品可
以根據(jù)確切體型匹配定制， 如今這種技術(shù)已被應(yīng)用于制造更好的鈦質(zhì)骨植入物、 義肢以及矯
正設(shè)備。
打印制造軟組織的實驗已在進行當中， 很快通過 3D 打印制造的血管和動脈就有可能應(yīng)
用于手術(shù)之中。 目前 3D 打印技術(shù)在醫(yī)療應(yīng)用方面的研究涉及納米醫(yī)學(xué)、 制藥乃至器官打印。
做最理想的情況是， 3
10、D 打印技術(shù)在未來某一天有可能使定制藥物成為現(xiàn)實，并緩解器官供
體短缺的問題。
對于中國 3D 打印技術(shù)的發(fā)展，與發(fā)達國家相比，還不算太好，一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)仍存在問
題，比如產(chǎn)業(yè)鏈不完整、 關(guān)鍵打印材料制造技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化仍有短板、 大功率激光器等核元心
件仍依靠進口等。
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