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3D打印科普小知識

發表時間：2019-08-06?????責任編輯：極光爾沃

　　3D打印的發展歷史悠久，早在1981年的時候，3D打印這個新概念已經面世，不過打印的產品價格不菲，人們開始嘗試用這個方式生產制造。但是三十年后，到了今天，3D打印才算是迎來了真正的春天。現在3D打印的精度、速度以及材料應用才實現突破。有專家表示，預計兩年后，3D打印能為很多傳統制造業提供轉型加工方式，給大家提供低成本的快速加工，也能滿足大家定制化的需求。

　　1. 3D打印的多領域應用

　　3D打印的應用越來越廣泛，涵蓋教育、文化、醫療、機械、電子、航天航空、軍事等等。

　　2. 傳統制造與3D打印的異同

　　以鏤空設計的球為例，表面有十幾朵花，如果用傳統的機械加工十分麻煩，必須逐個修改花紋。而選用3D打印的話，就沒有浪費材料，所以它還有一個名字叫增材制造，意思是采用材料逐漸累加的方法，制造實體零件。

　　傳統方式是先做好胚，再弄掉多余的材料，留下來的材料就是需要的形狀。如果檢查到問題，需要再開模具修改;而3D打印是用一點一點材料堆積，你可以迅速見到成品。

　　3. 3D打印的技術實現

　　3D打印技術應用到工業化生產。3D打印需要用到的其實不是實物，而是數字模型。假如你想把眼前的實物用3D打印出來，那么，你必須通電腦建模，或者用3D掃描儀，將實物數字化，即3D模型，最快十五分鐘就可以打印出東西。目前3D打印技術分為FDM、DLP/SLA、SLS

　　FDM 熔融堆積成型工藝

　　FDM 技術相比DLP和SLS技術來說比較簡單，因此受眾群體多，也比較容易走進家庭。利用熱塑性材料受到擠壓成為半熔融狀態的細絲，由沉積在層層堆棧基礎上的方式，從3D CAD資料直接建構原型。FDM技術的優勢在于機械結構簡單，設計容易，制造成本、維護成本和材料成本低，對環境無污染，因此FDM也是在家用的桌面級3D打印機中使用得最多的技術。是相對傳統的打印方式，不用激光，成本較低，不過精度不高，打印速度非常慢。這是大家最容易接觸到的方式，一般用在教育市場。

　　SLS立激光燒結成型工藝

　　SLS 是用相對高科技的粉末，在激光照射高溫條件下粉末融化。在工作臺上鋪上一層薄粉，激光束在該層截面上掃描，使溫度升至融化點，從而實現燒結粘合，不斷重復鋪粉、燒結，并打磨、烘干處理，直至模型成型。其實3D打印就是一遍又一遍的2D打印，如果你把一個物體切得很薄，你會發現每一片都是一個形狀，如果把所有形狀合在一起，得到了一個三維結構物體。所以我們用激光的方式畫出圖形。SLS成型件對環境(溫度、濕度和化學腐蝕)的抵抗能力類似于熱塑性材料;而SLA 成型件的抵抗能力則比較差，例如，用環氧基樹脂成型的SLA工件易被濕氣和化學品侵蝕，在38℃以上的環境中會軟化而翹曲變形，但成型精度較高。

　　SLA立體光固化成型工藝

　　SLA是一種光固化的技術，目前在中國相對比較發達。“立體光固化成型”，是激光束在液態樹脂表面勾畫出物體的第一層形狀，然后制作平臺下降一定的距離(0.05-0.025mm之間)，再讓固化層浸入液態樹脂中，如此反復。使用的樹脂是光敏樹脂，激光束照射后會形成固態，成型模型速度快，精度高。

　　DLP立體光固化成型工藝

　　DLP數字光處理，被稱為激光成型技術。DLP 3D打印技術同SLA3D打印成型技術有諸多相似之處。如果把生產比喻成用鉛筆畫一個圓，那 SLA 的技術相當于一層一層地描繪，而 DLP 相當于直接蓋印章。我們所追求的量產化有兩點是非常重要的，一是效率，二是材料成本。有一種3D打印機可以做到比傳統制造快百倍的打印速度，即連面技術，目前深圳一家光棱科技已經研發出。一個鏤空的球用傳統FDM 3D打印打印要2-5個小時，最快也要1一個小時，而用最新連面技術打印只需要10分鐘左右，打印速度令人驚嘆，這款3D打印一旦面市，對傳統工藝的沖擊還是很大的。

　　4. 3D打印對制造業和傳統工藝的影響

　　3D打印能釋放無窮想象力，將很多以往的虛擬構想變成現實，包括如下：

　　1)定制化

　　以牙科為例，每個人的牙齒是不一樣的，但3D打印能解決定制化生產與批量生產之間的矛盾，批量生產定制化的種植牙、牙套等等。

　　2)實時

　　因為3D打印的速度快，設計師上午設計一版產品，中午就能讓領導看到成品，下午六點再設計一版，第二天早晨又能看到成品，極大地加速了新產品的開發速度。如果不是特別復雜，3D打印3小時可以出成品，而傳統打樣每次都要4-6周的時間，所以也提升了工業設計的整體速度。

　　3)無污染

　　由于生產的原材料都是環保的，所以整個生產流程也就是無污染生產。既無廢氣廢水污染，也沒有邊角料浪費。

　　4)數據化

　　當數字化牙科發展成熟后，對醫生的技術要求就大大降低。病人在醫院里只需要用儀器掃描兩分鐘，就能知道牙齒所有問題的原因以及解決方案。

　　3D技術讓醫生們得到更直觀的訓練參考

　　另外，3D打印還能做牙齒矯形，打印個性化定制的透明牙套。究竟整形的時候，牙齒的移動方向是往左還是往前?移動多少毫米?以往的牙科手術單純依靠醫生的個人經驗，而數字化牙科增加了手術的穩定性，并降低了醫生的技術門檻。