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智慧分享
一、什么是3d打印？
3D打印（3D Printing）是一种通过逐层堆积材料的方式来制造物品的技术。它可以实现将计算机中的3D模型转化为实际物品的过程，具有设计自由度高、制造效率高、成本低等优点。
二、3D打印与2D打印的不同
区别之一打印的效果不同。
传统的打印方式，呈现出的打印效果只不过是平面化的效果，并不能够展现立体性的，给予大家带来的印象就是刻板化，因此传统的打印技术美学效果并不是非常高。而3D打印不仅仅能够凸显出作品设计的整体性，而且还能够使得作品以立体化空间打印出来，能够给予大家带来空间艺术的美感，因此无论从美学价值还是从设计风格来讲，3D打印所具有的优点都是非常突出的，这也是该打印风格能够得到市场越来越受到欢迎的重要原因所在。
区别之二打印细节塑造理念不同。
传统的打印方式，细节塑造理念就是在平面细节塑造，呈现就是一个平面，例如平面图、俯视图等，给予大家带来的印象其实就是冰山一角。而3D打印技术，解决了知识给予大家带来冰山一角弊端，其能够将整个设计的作品，以立体化与直观化的效果呈现出来，因此呈现的效果更加具有立体性与整体性，这对凸显出设计的整体核心理念具有重大的帮助。因此，3D打印与普通的打印，在塑造细节的理念存在着重大的不同，可以说3D打印能够使得设计的作品有血有肉，因此在重要的广告宣传以及其他作品设计的过程中，都采用3D打印方式与技术。
三、3D打印技术原理
常见耗材
1. 尼龙
材料特性：尼龙耐高温、韧性好、强度高。相比其他材料，尼龙具有高流动性、低静电、低吸水性、熔点适中及制品的高尺寸精度等优异的特性，耐疲劳性和韧性也可满足需要较高机械性能的工件，是工程塑料3D打印的理想材料。
常见应用：外壳、消费体育用品、复杂的原型塑料零件以及形状、装配或功能原型。
颜色：白色偏灰
2.进口光敏树脂
材料特性：光敏树脂材料因其光滑度高和耐久性强的特点，被广泛应用。采用该材料打印的零件可以进行打磨、抛光、上漆、喷涂、电镀、丝印等后处理工艺，其性能类似于工程塑料ABS。精度高，表面细腻，既做外形外观件，又可做结构、装配和功能验证。
常见应用：家电领域、快速制造、手板模型、电子产品、教育科研、建筑模型、艺术模型、 汽车制造等领域。
颜色：白色
3.红蜡
材料特性：红蜡材料和普通光敏树脂的材料物理特性相似，高精度，打印的模型效果图案精细，表面质地光滑。
常见应用：广泛用于公仔、 动漫、 精美艺术品、 珠宝展品等。
颜色：蜜桃色
4.不锈钢-316L
材料特性：不锈钢是最廉价的金属打印材料，高抗拉强度，耐温性和耐腐蚀性，经3D打印出的高强度不锈钢制品表面略显粗糙，且存在麻点。不锈钢具有各种不同的光面和磨砂面。
常见应用：珠宝、功能构件和小型雕刻品等
颜色：本色
5.铝合金ALSi10Mg
材料特性：高机械工性和延展性，良好的强度重量比。
常见应用：在航天器制造、机械装备、交通等领域具有广泛的应用。
颜色：本色
常见的3D打印累积技术
1.熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling，又叫FDM）
与通常打印机对比，就是说像把油墨换了一种材料，还可以解释为一种塑料丝。这些塑料丝通过打印机喷头的过程中会被加热，塑料丝便会化掉，变为液体，从喷嘴出去后碰到空气又凝结。喷嘴不断地移动到指定位置，喷出塑料液，等它凝结后，再移动到下个位置，最终成型。举个例子的话，像蛋糕店做裱花蛋糕，把奶油挤在特别的位置，做出造型。
2.光聚合成型技术（Stereo Lithography Appearance，又叫SLA）
这个有点儿黑科技的感觉。采用的材料通常是液体，叫光敏树脂，这些液体，如果碰到特殊的光线（通常是紫外光）便会凝结起来。运用这一特点，我们先在底座上倒上很薄的一层液体，再用紫外光照射特殊的位置，等它凝结后，把底座向下移动一点，上边倒第二层液体，照射第二层的特定位置，随后第三层……周而复始，最终从液体池子里捞起凝结的那部分就OK了。

3.分层实体制造技术：Laminated Object Manufacturing，又叫LOM）
这些方法采用的原材料，还可以把它想象成不干胶纸片，就是说身后有还可以粘到其他东西上的小薄片。第一片放平台上，用激光或是其他方法切割成我们想要的模样，随后贴上第二片，切第二片，再贴上第三片……

4.三维打印粘合成型技术（3DPrinting，又叫3DP）
这也是最像打印机的一种技术，也是最简单直接的，有多粗暴呢？用胶水把粉末材料粘起来！从总体上就是说在底座上铺上很薄的一层粉末，随后有一个喷嘴在这一层的特定位置喷出特制的胶水，被喷了胶水的地方，粉末便会被黏住。比作通常打印机的话，就是说把纸变成了一层粉末，墨水变成了胶水。一层粉末打印成功后，铺第二层在上面，随后打印第二层的图样，再铺第三层……周而复始，最终把黏住的整体从粉末堆里面拿出来，就是说我们的零件了。

5.激光粉末成型技术
这个的原材料也是粉末状，特性是高温能够促使这些粉末熔掉。那么铺一层粉末，用激光把特定部位的粉末融掉后，等它凝结起来，随后铺第二层，烧结第二层，随后第三层……就成一个整体了。这种技术有两个较为大的分支，一个是选择性激光烧结技术：Selective Laser Sintering，又叫SLS），另一个是选择性激光融化技术（Selective Laser Melting，又叫SLM）。
差别在于SLS是融化塑料粉末，例如在打印金属产品时，需要在金属粉末中渗入塑料粉末，让被激光融的塑料粉做为粘结剂。而SLM则是黑科技一样的存在，它直接将金属粉末融化，是现阶段技术含量最高（想一想那一瞬间融化金属的温度和需要的准确度），产品结构和力学性能最好（直接金属一体成型）的技术，自然，也是成本最高的技术。
3D打印机分类
（1）个人级3D打印机
个人级3D打印机相对较小，可以放在桌面上。多数个人级3D打印机属于FDM（熔融沉积成型）或DLP（数字光处理）。
因为个人级3D打印机的源码被开放，所以个人级3D打印机价格相对较低，一般价格处于3000~10000元人民币之间，国外进口个人级3D打印机（如MakerBot）价格处于2~4万元人民币。
个人级3D打印机的打印材料多是高分子材料，如ABS塑料、PLA塑料。个人级3D打印机主要满足个人用户使用需求，如创意设计需求等，因此个人级3D打印机的各项技术指标一般不如专业级和工业级3D打印机的技术指标。个人级3D打印机优点是小巧和性价比较高，能帮助设计师完成自己概念设计和创新。
（2）专业级3D打印机
专业级3D打印机可选成型技术和材料较个人级3D打印机多，可打印材料包括：树脂材料、高分子材料、石膏、生物陶瓷等。专业级3D打印机设备结构和技术原理更先进、更自动化，应用软件的功能、设备的稳定性较个人级3D打印有较大提升。专业级3D打印机售价一般处于十几万至百万元人民币之间。
（3）工业级3D打印机
工业级3D打印机基本所制备的零件可以在工业上应用，如模具制造、汽车的尾灯制造、飞机的衍梁层架的结构。
工业级3D打印机设备的复杂性更高，成型原理、制造精度更先进。工业级3D打印机不仅可满足特殊材料的需求，而且可以制造出符合特殊标准的零件，可满足零件对材料强度、刚度、韧性的要求，能制造专业级3D打印机和个人级3D打印机制造不出的功能性零件。因此，工业级3D打印机价格较高，基本处于几百万元人民币的水平。
四、3D打印的社会意义
1大规模减少制造业对环境的破坏
传统的制造方式往往是浪费和破坏环境的。而在许多方面，3D 打印将会减少浪费和碳排放。
(1)减少材料浪费，3D打印只使用构成产品的材料,极大地提高了原材料的利用率。
(2)产品的使用寿命更长，随着3D打印机的普及,产品部件损坏后使用者可以再打印一个新的,所以整个产品没有被扔掉,也减轻产品生产商技术服务的压力。
(3)减少了产品运输量，在传统经济中，很多产品往往经过长途跋涉才能到达消费者手中。
2、创建新的艺术媒介
目前,选用手工方式来进行艺术创作的人越来越少,而3D打印机的出现则为人们带来了一种新的现代艺术形式。3D 打印技术在文化创意等艺术领域的应用，既包含了个性化的定制和制造,也包含了像珠宝首饰这种艺术品的生产和制造,还有古代艺术的再现等高端艺术品的衍生品,其应用领域的市场前景十分巨大。例如：阿姆斯特丹的梵高博物馆已经与富士胶片合作制作了几个凡·高画作的 3D 打印副本。
3、在零重力空间进行3D打印
3D打印机可以帮助太空中的宇航员打印零部件，工具和其他小物件，也可以帮助国际空间站进行所需的零件制造。MadeIn Space公司是由一群航天领域退役人员和3D打印爱好者组成的,他们已经与美国宇航局(NASA)马歇尔太空飞行中心建立了合作关系,准备向太空发射第一台3D打印机，这台打印机具备在零重力条件下制造零件的能力。NASA希望3D打印技术能使太空任务更加自始自足。
4、革命性的大规模生产
大规模生产是3D打印面临的最大挑战，但随着大型3D打印机的使用和3D打印技术的迅速发展,能够快速制造零件的大型3D打印机将彻底打乱传统制造业的格局。
(1)凡是液体或粉末形式的食物都可以3D打印,所以很自然，3D打印的食物将会很重要；
(2)军事军队使用的机械设备往往是高度定制化,而且容易更换的。现在已经能够3D打印枪支,所以3D打印技术进入这个行业只是时间问题。
(3)电子小尺寸、形状规则和材料简单使得这个行业天然地适合3D打印制造。
(4)玩具家用3D打印机开源设计将改变孩子们创造和游戏的方式。
(5)汽车行业已经开始使用这项技术,据报道,福特公司利用3D打印验证零部件高端和更小的汽车企业将首先受益。
5.改变医学和保健
生物3D打印是3D打印发展最快的领域之一。该技术采用喷墨式打印机制造活体组织,Organovo是这一领域领先的公司之一,据报道,他们计划在2016年推出商业化的3D印肝组织产品。同时他们还与美国国家眼科研究所和国家科学推进转化中心合作开发打印眼组织。卫理会人体研究所(Human Methodist Research Institute)的研究人员表示他们开发了一种更有效制造细胞的方法,即所谓的细胞块打印。这种方法可以使制造的细胞100%存活,而不是常见的50%~80%的存活率。
3D打印技术面临的问题
和所有新技术一样，3D打印技术也有着自己的缺点，这些缺点会成为3D打印技术发展道路上的绊脚石，从而影响其成长的速度。3D打印也许会给世界带来一些改变，但如果想成为市场的主流，就要克服以下种种担忧和可能产生的负面影响：
1.材料的限制：
3D打印的第一个绊脚石，那就是所需材料的限制。虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印。但目前无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。
另外，现在的打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持我们在日常生活中所接触到的各种各样的材料
研究者们在多材料打印上，已经取得了一定的进展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则打印材料依然会是3D打印的一大障碍。
2.机器的限制：
众所周知，3D打印要成为主流技术（作为一种消耗大的技术）它对机器的要求也是不低的，其复杂性也可想而知。
目前3D打印技术在重建物体的几何形状和技能上已经获得了一定的水平，几乎任何静态的形状都可以被打印出来，但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。
这个困难对于制造商来说也许是可以解决的，但是3D打印技术想要进入普通家庭，每个人都能随意打印想要的东西，那么机器的限制就必须得到解决才行。
3.知识产权忧虑：
过去的几十年里，音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3D打印技术毫无疑问也会涉及这一问题，因为现实中的很多东西都会得到更加广泛的传播，人们可以随意复制任何东西，并且数量不限。如何制定3D打印的法律法规来保护知识产权，也是我们面临的问题之一。
4.道德的挑战：
道德是底线。什么样的东西会违反道德规律，我们是很难界定的，如果有人打印出生物器官或者活体组织，是否有违道德？我们又该如何处理呢？如果无法尽快找到解决方法，相信我们在不久的将来会遇到极大的道德挑战。

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