[掃盲]到底3D打印是什么？

關(guān)于3D打印的信息突然開始鋪天蓋地起來，似乎萬能機(jī)器就要實(shí)現(xiàn)，第三次工業(yè)革命就快到來。但是事實(shí)往往是比較赤裸裸的�，F(xiàn)在風(fēng)靡的3D打印風(fēng)其實(shí)是在炒幾十年前的冷飯了。

現(xiàn)在媒體提到的3D打印概念其實(shí)大部分已經(jīng)超出了3D打印概念，而將大多數(shù)快速樣品技術(shù)都囊括其中。例如SLA（光固化）、SLS（激光燒結(jié)）、FDM（熔融沉積），這些技術(shù)事實(shí)上是工業(yè)行業(yè)用了幾十年的快速成型技術(shù)（RP），并非真正的3D打印。而真正的3D打印（3DP，三維打�。�實(shí)則是專指在粉末床上用近似普通打印機(jī)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行打印，并涂層膠水粘結(jié)粉末，而不是將材料融化粘合。

下文我會(huì)對每一種技術(shù)做個(gè)介紹，到時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)原來現(xiàn)在流行的Makerbot不是3D打印機(jī)。原來打印金屬材料的根本不能叫做打印。來看看吧：

（1）SLA（StereoLithography Apperance) 光固化立體造型技術(shù)
自1984年的第一臺(tái)快速成形設(shè)備即采用了光固化立體造型的工藝，現(xiàn)在的快速成型設(shè)備中，以SLA的研究最為深入，運(yùn)用也最為廣泛。

該技術(shù)以光敏樹脂的聚合反應(yīng)為基礎(chǔ)。在計(jì)算器控制下的紫外雷射，沿著零件各分層截面輪廓，對液態(tài)樹脂進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，使被掃描的樹脂薄層產(chǎn)生聚合反應(yīng)，由點(diǎn)逐漸形成線，最終形成零件的一個(gè)薄層的固化截面，而未被掃描到的樹脂保持原來的液態(tài)。當(dāng)一層固化完畢，升降工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)層片厚度的距離，在上一層已經(jīng)固化的樹脂表面再覆蓋一層新的液態(tài)樹脂，用以進(jìn)行再一次的掃描固化。新固化的一層牢固地粘合在前一層上，如此循環(huán)往復(fù)，直到整個(gè)零件原型制造完畢。

這種方法的特點(diǎn)是有較高的精度和較好的表面質(zhì)量，能制造形狀特別復(fù)雜（如空心零件）和特別精細(xì)（如工藝品、首飾等）的零件。就目前技術(shù)而言，SLA工藝在精度方面遠(yuǎn)超真正的3D打印，當(dāng)然前者成本也遠(yuǎn)超后者！

請記�。孩臩LA不是真正的3D打印。⑵因?yàn)槌杀驹�因，SLA很難獲得進(jìn)一步應(yīng)用。⑶真正的3D打印由于合適的打印材料一直沒有真正突破，盡管成本很低廉，目前其應(yīng)用也受到很大的制約。

（2）SLS（Selected Laser Sintering）選擇性鐳射燒結(jié)

這種工藝也是以激光器為能量源，通過紅外雷射束使塑料、蠟、陶瓷、金屬或其復(fù)合物的粉末均勻地?zé)�結(jié)在加工平面上。在工作臺(tái)上均勻鋪上一層很�。▉喓撩准墸┑姆畚醋鳛樵�料，雷射束在計(jì)算器的控制下，通過掃描儀以一定的速度和能量密度按分層面的二維數(shù)據(jù)掃描。經(jīng)過雷射束掃描后，相應(yīng)位置的粉末就燒結(jié)成一定厚度的實(shí)體片層，未掃描的地方仍然保持松散的粉末狀。這一層掃描完畢，隨后需要對下一層進(jìn)行掃描。先根據(jù)物體截層厚度而升降工作臺(tái)，鋪粉滾筒再次將粉末鋪平，可以開始新一層的掃描。如此反復(fù)，直至掃描完所有層面。去掉多余粉末，并經(jīng)過打磨、烘干等適當(dāng)?shù)暮筇幚恚�即可獲得零件。目前應(yīng)用此工藝時(shí)，以蠟粉末及塑料粉末作為原料較多，而用金屬粉或陶瓷粉進(jìn)行粘接或燒結(jié)的工藝也已經(jīng)獲得實(shí)用。

SLS與SLA成型類似，但是選擇燒結(jié)精度低于光固化，因此SLS精度低于SLA，但是比真正的3D打印精度高多了，當(dāng)然前者成本也比后者高多了。

請記�。孩臩LS也不是真正的3D打印。⑵因?yàn)槌杀驹�因，SLS也很難獲得進(jìn)一步應(yīng)用。

（3）FDM（Fused Deposition Modeling）熔融沉積造型

1993年美國Stratasys公司開發(fā)出了第一臺(tái)基于熔融沉積造型的設(shè)備。將CAD模型分為一層層極薄的截面，生成控制FDM噴嘴移動(dòng)軌跡的二維幾何信息。FDM加熱頭把熱熔性材料（ABS樹脂、尼龍、蠟等）加熱到臨界狀態(tài)，呈現(xiàn)半流體性質(zhì)，在計(jì)算器控制下，沿CAD確定的二維幾何信息運(yùn)動(dòng)軌跡，噴頭將半流動(dòng)狀態(tài)的材料擠壓出來，凝固形成輪廓形狀的薄層。當(dāng)一層完畢后，通過垂直升降系統(tǒng)降下新形成層，進(jìn)行固化。這樣層層堆積粘結(jié)，自下而上形成一個(gè)零件的三維實(shí)體。

FDM工藝的關(guān)鍵是保持材料的半流動(dòng)性。這些材料并沒有固定的熔點(diǎn)，需要精確控制其溫度。

現(xiàn)在大紅大紫的Makerbot，the Cube，還有個(gè)RepRap它們都屬于這類技術(shù)！只不過這些機(jī)器都是簡化版的，其使用的部件都不是工業(yè)級別的。而專業(yè)級別的當(dāng)屬FDM的權(quán)威Stratasys的產(chǎn)品，例如Mojo，uPrint，Projet系列等。它們之間的差異主要在于產(chǎn)品精度上，當(dāng)然它們之間還有非常顯著的價(jià)格差異！

所以說，現(xiàn)在所有基于Makerbot開源的所謂3D打印設(shè)備其實(shí)都該稱為FDM設(shè)備。

一般而言，F(xiàn)DM精度和成本低于SLA，高于SLS，尤其是FDM成本比SLA低很多，而操作性又方便很多，可以說是在成本和性能之間獲得了一個(gè)較佳的平衡點(diǎn)，因此FDM目前應(yīng)用是最廣的。

請記�。孩臚DM也不是真正的3D打印。⑵因?yàn)槌杀驹�因，F(xiàn)DM從長遠(yuǎn)來說是不如真正的3D打印。

（4）3DP（3D Printing，三維打�。�

三維印刷工藝，也稱為三維打印。1989年，美國麻省理工學(xué)院的Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty等在美國申請了三維印刷技術(shù)的專利，之后EmanuelM. Sachs和John S. Haggerty又多次對該技術(shù)進(jìn)行完善，形成了今天的三維印刷快速成型工藝。通過這個(gè)工藝，在每一層粘結(jié)完畢后，成型缸下降一個(gè)距離（等于層厚），供粉缸上升一段高度，推出多余粉末，并被鋪粉輥推到成型缸，鋪平并被壓實(shí)。噴頭在計(jì)算機(jī)控制下，按照下一個(gè)截面的二維幾何信息進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，有選擇地噴射粘結(jié)劑，最終構(gòu)成層面。原理和打印機(jī)非常相似，即為三維打印這一名稱的由來。鋪粉輥鋪粉時(shí)多余的粉末被粉末收集裝置收集。如此周而復(fù)始地送粉、鋪粉和噴射粘結(jié)劑，最終完成一個(gè)三維粉體的粘結(jié)，從而生產(chǎn)制品。 3DP工藝與SLS工藝都是將粉末材料選擇性地粘結(jié)成為一個(gè)整體。其最大的不同之處在于3DP工藝不用將粉末材料熔融，而是通過噴嘴本身會(huì)噴出粘合劑，將這些材料粘合在一起。

Z－Corp的Z Printer是目前最流行的三維印刷機(jī)，在建筑業(yè)，游戲業(yè)，玩具和藝術(shù)行業(yè)等都有廣泛的應(yīng)用。
結(jié)論

3D打印技術(shù)專指利用某種材料（一般是液態(tài)物質(zhì)）通過噴射技術(shù)將某種材料（主要是固態(tài)粉末，液態(tài)物質(zhì)也可以）的快速成型技術(shù)。因此，3D打印不同于SLS、FDM、SLA、LOM等其它快速成型技術(shù)。

3D打印之所以成為“第三次工業(yè)革命”核心的根本原因在于低廉的成本和通用性（理論上，可做成粉末狀態(tài)的任何物質(zhì)都可以通過3D打印制成任何形狀的產(chǎn)品），而其它快速成型技術(shù)則需要相當(dāng)昂貴的設(shè)備（比如激光系統(tǒng)或光固化系統(tǒng)）和成型材料及復(fù)雜的操作條件。

3D打印相關(guān)基礎(chǔ)理論已經(jīng)比較成熟，目前其面臨的最嚴(yán)重挑戰(zhàn)是成型設(shè)備和材料的制造成本較高以及通用性成型材料的稀少。當(dāng)前國外3D打印成型材料主要針對鈣基、硅基、金屬基等無機(jī)材料及聚乙烯醇、石蠟、ABS塑料、聚乳酸等有機(jī)材料，不僅成本比較高昂，而且應(yīng)用性能仍舊存在不少問題。尤其是在制取優(yōu)良柔韌性的彈性產(chǎn)品時(shí)，合適的有機(jī)類成型材料比較奇缺，因?yàn)楝F(xiàn)有合成塑料粉末材料3D打印成型后粘結(jié)強(qiáng)度較弱，而聚乙烯醇、淀粉、纖維素等粉末材料成型后相關(guān)應(yīng)用性能又不滿足要求（比如產(chǎn)品在高濕或高溫環(huán)境下易于變形）。

但是，隨著科技的迅速發(fā)展，3D打印必將引領(lǐng)第三次工業(yè)革命！計(jì)算機(jī)真正流行前，全世界絕大多數(shù)人都不看好計(jì)算機(jī)，但是計(jì)算機(jī)制造技術(shù)一旦取得突破就迅速帶領(lǐng)全人類進(jìn)入數(shù)字智能世界，而作為回報(bào)，一直致力于開拓計(jì)算機(jī)技術(shù)的公司和個(gè)人都取得令人咋舌的財(cái)富、地位、權(quán)勢和聲望。如果能在死去之前取得技術(shù)突破，那些一直致力于開拓3D打印技術(shù)研究的公司和個(gè)人也都會(huì)取得令人咋舌的財(cái)富、地位、權(quán)勢和聲望
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3D打印粉末材料及粘結(jié)溶液的生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓、專利轉(zhuǎn)讓請參考：
（1）http://www.cosmtechcn.com/bbs/read.php?tid=37660
（2）http://ishare.iask.sina.com.cn/f/62800199.html
（3）http://ishare.iask.sina.com.cn/f/61714468.html