3D打?。好鎸Σ粩嗟臋C遇和挑戰(zhàn)

　　2015年的國際電子消費展上，3D打印技術(shù)已從純粹的工業(yè)技術(shù)、創(chuàng)客工具轉(zhuǎn)變?yōu)橄M級產(chǎn)品。隨著3D打印市場的日益擴大，3D打印機制造商和整個行業(yè)都在不斷壯大。3D打印的未來，令人無限遐想！

　　工作原理解析

　　3D打印技術(shù)，即快速成形技術(shù)的一種，它是一種數(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)。

　　說起它的原理，其實一點都不復雜，其運作原理和傳統(tǒng)打印機工作原理基本相同，也是用噴頭一點點“磨”出來的。只不過3D打印它的噴的不是墨水，而是液體或粉末等“打印材料”，利用光固化和紙層疊等技術(shù)的快速成型裝置。通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。

　　它的工作步驟是這樣的：使用CAD軟件來創(chuàng)建物品，如果你有現(xiàn)成的模型也可以，比如動物模型、人物、或者微縮建筑等等。然后通過SD卡或者USB優(yōu)盤把它拷貝到3D打印機中，進行打印設(shè)置后，打印機就可以把它們打印出來，其工作結(jié)構(gòu)分解圖如下。3D打印機的工作原理和傳統(tǒng)打印機基本一樣，都是由控制組件、機械組件、打印頭、耗材和介質(zhì)等架構(gòu)組成的，打印原理是一樣的。3D打印機主要是在打印前在電腦上設(shè)計了一個完整的三維立體模型，然后在進行打印輸出。

　　3D打印機的結(jié)構(gòu)解剖和工作原理圖

　　3D打印與激光成型技術(shù)一樣，采用了分層加工、疊加成型來完成3D實體打印。每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結(jié)，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。

　　3D打印正在突破傳統(tǒng)

　　3D打印突破了傳統(tǒng)的設(shè)計和制造局限性，可同時產(chǎn)生多個設(shè)計迭代，且無需任何昂貴的工具。通過3D打印建模，小型設(shè)計和工程公司即可直接驗證創(chuàng)意，在設(shè)計流程初期就可以改正原型的錯誤并提升其質(zhì)量，避免損失；而對于大型公司，3D打印的模型是向上級呈現(xiàn)創(chuàng)意直觀有效的方法。3D打印的概念模型也是寶貴的溝通工具，可以以計算機模型無法比擬的方式傳達創(chuàng)意。

　　3D打印技術(shù)可以讓原型在短時間，用一個簡單的調(diào)整，快速測試新的部分。省去昂貴的模具成本，以讓設(shè)計師自由發(fā)揮，專注于制造重量更輕的結(jié)構(gòu)以及其他重要因素，提高產(chǎn)品工作效率。制作原型的速度越快，上市越快。

　　此外，3D打印技術(shù)一體成型，避免了傳統(tǒng)成型技術(shù)中需要切割、拋光等流程，從而節(jié)省了材料。對于某些需要特定生產(chǎn)的產(chǎn)品來說，更大幅度降低了成本。

　　3D打印持續(xù)創(chuàng)新

　　3D打印技術(shù)只有想不到，沒有做不了。3D打印技術(shù)真正步入市場，不過幾年間的事，然而現(xiàn)在3D打印行業(yè)的市場價值據(jù)美國專業(yè)機構(gòu)的初步統(tǒng)計，已達到20多億美元。專家們預計，到2021年，3D打印的規(guī)模會是現(xiàn)在的5倍。屆時，我們的衣食住行可能都已是用3D打印解決，甚至我們飛向外太空的夢想、肢體再生的理想等，也可能依賴3D打印來實現(xiàn)。

　　如今的3D打印，不僅打印的內(nèi)容在不斷更新，從打印玩具到打印假牙，再到打印汽車、飛船……根據(jù)內(nèi)容的需要，各種材質(zhì)也紛紛加入打印隊伍，為3D打印提供了更多可能。例如，在一些藝術(shù)形式中，很多藝術(shù)模型都被設(shè)計的極其富有想象力且非常復雜的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)力，這樣的模型在傳統(tǒng)的工廠制作是很難且高昂的成本。3D打印技術(shù)為藝術(shù)設(shè)計師們創(chuàng)造了通往無限可能性的大門，我們可以把米開朗琪羅的大衛(wèi)雕塑視為作者腦中的3D圖像的實體表現(xiàn)，而借助現(xiàn)代快速成型技術(shù)，我們可以創(chuàng)造實體雕塑，卻不需要大費周章地使用錘子和鑿子。

　　此外，還可以通過使用3D掃描設(shè)備將文物、古代雕像、古代建筑轉(zhuǎn)換成3D數(shù)字形式，用于永久性的保存。利用3D打印對地理信息進行準確的描述

　　3D打印面對的困境和未來

　　一方面，與傳統(tǒng)成型技術(shù)相比，3D打印技術(shù)的缺點非常明顯。最明顯的缺點就是不抗摔。3D打印目前比較常用的是高分子材料，而每種材料都有自己的熔點以及流體等各種性能，3D打印很難實現(xiàn)將目前各種材料配合，從而導致打印的成品脆性大等缺點。

　　此外，在進行大規(guī)模生產(chǎn)的時候，成本過高。3D打印技術(shù)生產(chǎn)成本成階梯狀，如果生產(chǎn)一個可能成本要遠低于傳統(tǒng)成型技術(shù)，生產(chǎn)十個可能成本就已經(jīng)持平，而如果同樣生產(chǎn)100個產(chǎn)品，3D打印的成本將遠遠超過傳統(tǒng)成型技術(shù)，這也是現(xiàn)階段3D打印材料問題無法取得實質(zhì)突破的必然結(jié)果。在材料與成本無法得到解決的現(xiàn)階段，3D打印技術(shù)處于一個尷尬的境地中。

　　另一方面，倫理與道德對3D打印技術(shù)又有制約。如果是3D打印的房屋，你敢不敢住，如果在5年前可能許多人都嗤之以鼻，但是在房價高企的今天，購房成本便宜一半似乎更有吸引力。

　　在今年年初，數(shù)棟使用3D打印技術(shù)建造的建筑亮相蘇州工業(yè)園區(qū)。這批建筑包括一棟面積約1100平米的別墅、一棟5層居民樓和一棟簡易展廳等，建筑的墻體由大型3D打印機噴繪而成，而使用的“油墨”則是由少量鋼筋、水泥和建筑垃圾制成。建造這些3D打印的房屋僅僅需要1個月左右的時間，且節(jié)約建筑材料30%到60%，工期縮短50%到70%，節(jié)約人工50%到80%，建筑成本可至少節(jié)省50%，并且防震效果和保溫效果都會增強。

　　許多3D打印愛好者和買不起房的人均躍躍欲試，但大多由于材料質(zhì)量不合格等原因沒有成功。胡偉表示，3D打印可以提供給我們各種便利，但同時也帶給我們看不到的風險。去年，國外就有人通過3D打印成功打印出槍支，并且試射成功。而許多不法分子也通過3D打印制作出極為精致的人皮面具，進行不法活動。

　　國外一些國家已經(jīng)有針對3D打印技術(shù)的專項法規(guī)，而在我國還是空白。如果想要3D打印技術(shù)在我國可以健康有序地發(fā)展，在投入大量資金和力量進行研發(fā)的同時，專項法規(guī)也一定要跟上，不然可能搬起石頭砸自己的腳。