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2016年2月17日 星期三

騰訊數碼 Raul

关于3D打印你需要知道这些 未来前景广阔

3D列印技術已經開始變得越來越有名,也越來越熟悉,似乎未來將成為一種主流的列印方式。而對於3D列印技術初學者來說,對於3D列印技術需要掌握哪些知識、3D印表機是否值得購買、購買3D印表機需要考慮哪些因素等問題,還是非常值得探討一番。
3D印表機不是我們爺爺一代所用的菊輪印表機,也不是媽媽一代所用的熱敏點陣印表機。事實上,3D印表機和今天用來列印文檔、照片的印表機沒有任何相似之處。所謂「人如其名」,3D印表機用不同的材料,列印出三維立體的東西。3D印表機正在成為主流,美國的主要零售商,如史泰博、百思買和家得寶都有出售3D印表機。在亞馬遜網站上,大家可以買到各種3D印表機和列印所需的材料。
儘管目前,3D印表機還只是技術嘗鮮者的玩意兒,但未來它會出現在企業辦公桌上、錄音室裡、廚房間甚至客廳裡。

什麼是3D列印
首先,我們要搞清楚3D列印的概念。3D列印就是用材料逐層鋪設,以形成三維物體的製造方法。3D列印使用不同的材料和技術,但通性是將包含三維數據的數位內容,列印成真實存在的實體物體。
3D列印就是印刷嗎
3D列印就是印刷,儘管它和傳統意義上的印刷並不一樣。「印刷」的物件多是印刷品、出版物和照片,而且多數有模版。而3D列印是「從零開始」的技術,是將數位內容創造成真的東西。但從技術的角度來看,3D列印就是傳統印花,只不過傳統印刷的材料是墨水,而且多數只有一層。3D列印的不同之處在於,需要一層一層地鋪設材料
3D列印的原理
和傳統印表機一樣,3D列印也需要應用到多種技術。其中,最常見的就是大家都知道的熔融沉積成型(FDM),也被稱為熔融長絲製造(FFF)。這種情況下,丙烯腈、聚乳酸(PLA)或其它熱塑性材料被融化,通過加熱的噴嘴被噴射出來,按層排列就緒。1990年代,StratasysIBM的幫助下發明瞭第一台商用3D印表機,就和其它面向消費者、愛好者和學校的3D印表機一樣,使用了FDM-Stratasys公司發明的專業術語。
How to Buy a 3D Printer
在以光固化技術為基礎的3D印表機中,紫外雷射照射到對紫外線敏感的光致聚合物上,從而產生物體的剖面層。將每一個剖面層堆積並且黏合在一起,就組成想要的成品。而光學處理(DLP3D列印是將液體聚合物暴露在數位光處理投影儀的光照之下,一層層地使聚合物層變硬,直到物件物體形成,剩餘的液體聚合物被排出。
多嘴噴射成型3D印表機類似噴墨式3D印表機,它將彩色、粘膠式粘合劑噴射到連續的粉末層中。這是速度最快的3D列印方法,也是少數支援多色列印的3D列印技術。
選擇性雷射燒結(SLS)利用高能雷射熔合塑膠、金屬、陶瓷或玻璃顆粒。物品被列印出來後,剩餘的材料被回收。而電子束熔煉(EBM)利用電子束熔化一層又一層的金屬粉末。這種技術下最常用的材料是鈦,用來列印醫療植入物和飛機零件。
根據不同的技術,3D印表機使用不同的材料,例如金屬(不銹鋼、焊錫、鋁、鈦)、塑膠和聚合物(包括塑膠與金屬、木材和其它材料製成的複合材料)、陶瓷、石膏、玻璃甚至是食品如乳酪、冰塊和巧克力。
誰發明的3D列印
80年代中期,查理斯·赫爾利用光固化技術,發明了世界上第一台3D印表機。在當時,光固化是非常昂貴的新商業技術,基於該技術的機器成本往往在10萬美元以上。
1986年,赫爾成立3D Systems公司,該公司銷售多種3D印表機,覆蓋各種類別,包括入門級3D列印套裝和針對企業用戶的先進3D列印系統。
3D列印的優勢
3D列印技術的幫助下,設計師能夠快讀將自己的設計列印成3D模型或原型,然後對不滿意之處進行修改。有了3D列印技術,產品製造商就可以按需生產,無需大量儲備庫存,就能減少倉儲空間、控制成本和浪費。偏遠地區的人,可以用3D印表機列印出需要但無法及時購買到的物品。
從現實的觀點來看的話,3D列印技術還能夠幫助節省資金和減少材料浪費,這對製造業將產生革命性影響。另外,當3D列印技術真正地成熟一劑D印表機普及之後,消費者只要在家中就能列印出複雜的3D物件,例如電子設備。
3D印表機能做什麼
3D Printed Body Parts
設計師用3D印表機列印產品模型和原型,不過,越來越多的設計師開始用3D列印機制作最終產品,例如鞋子、家居、首飾、工具、三腳架、禮物和新奇的玩具。
汽車和航空公司用3D印表機列印零部件,藝術家用3D印表機創作雕像,建築師用3D列印機制作模型,考古學家用3D印表機修復文物,古生物學家用3D印表機複製恐龍骨骼化石。
醫生和醫療技術人員用3D印表機製作義肢、助聽器、人造牙齒、骨移植物、器官、腫瘤副本,以及病人的體內構造。最近的例子是蘇丹暴力事件受害者丹尼爾,裝上了3D列印假肢手臂和手。與此同時,3D列印人體器官(如腎臟和血管)已再研發之中。
Hershey 3D Printed Chocolate/Credit: Hershey
食品製作是3D列印的另一項應用,我們也許可以用液體或糊狀材料,列印出乳酪、冰塊和巧克力。法國烹飪學院用自主開發的3D列印機,製作有藝術感的美食,麻省理工學院打造了個被稱為「Cornucopia」的3D印表機,MASA也在研究用3D印表機列印披薩之類的食物。目前,已有一些3D印表機製造商,公佈或推出了食用3D印表機。
什麼是3D列印服務
沒有3D印表機也能享受3D列印服務,一些3D列印服務提供者,如ShapewaysSculpteo,用自己的3D列印機制作禮品等小物品,然後交付到舊客戶手中,客戶向它們傳達自己的要求,它們根據這些要求進行製作。多數3D列印服務都有線上目錄,上面列舉了自己可以製作的物品。
最近,史泰博宣佈在一些門店和網上推出3D列印服務,UPS也在其中一些營業點提供類似的服務。
3D列印需要怎樣的軟體
幾乎所有3D印表機都支持STL格式檔,這種格式的檔在任何CAD軟體上都能完成,比較有代表性的CAD軟體有需要付費的AutoCAD,或免費開源的SketchUpBlender。如果不想自己製作3D列印檔案,也可以到MakerBot Thingiverse之類的3D物件資料庫裡下載和列印。
多數3D印表機都有與之配套的軟體套件,3D印表機製造商會附贈磁片或提供下載,從裡面可以得到想要的一切。3D印表機的配套軟體裡通常包括控制印表機的軟體,用來控制列印、分層材料、解析度等可能會影響到最終成品的因素。當然,有些印表機也支援單獨下載某一款管理程式,而非整個套件。
3D列印的未來
商用3D列印早已成為現實,但尚未普及,不過這種情況在未來幾年內就會改變。不久之後,在車間裡、辦公桌上、書房裡甚至廚房中,都將能看到3D印表機的身影。3D列印也許不會普及至每家每戶,但對那些擁有了3D印表機的人來說,它將成為不可缺少的存在。
現在,3D印表機只能用簡單的材料列印出簡單的東西。慢慢滴,我們會看到用多種材料、複合材料列印出來的複雜物品。今天,遙控器沒電了可以換電池。明天,遙控器沒了直接列印一個就行。
另外,正如大家所料,3D列印技術在航空航太領域也會有更多的應用。美國航空航天局(NASA)正在國際空間站上試驗3D印表機。最終,太空人將能用3D印表機,列印出自己在火星或其它星球上的棲息地。為了拯救阿波羅13號,太空人死於一氧化碳窒息。美國太空總署也許需要找到能自製工具的方法。
如果有了3D印表機,就有可能在幾分鐘內輕易解決這個問題。同樣,南極基地的工作人員再也不需要等待6個月後的下一次補給,就能用3D印表機列印出需要的東西。還有3D列印義肢,3D列印助聽器,3D列印牙套等等。
3D列印技術也許還處於起步階段,但對這一新技術的應用,已經出現爆炸式增長,就像20世紀70年代末的PC一樣。而科技的發展總有出乎人意料之處,今天我們推測3D列印將在這些領域有所作為,未來3D列印或許或拓展出更廣闊的發展空間也不一定。
就像當初,誰能想到PC竟能發展成今天這個水準呢。當然,3D列印對人類社會的影響也許不會如PC那般深淵,但它確實具備改造製造行業甚至是消費方式的潛力。
其實,千言萬語匯總成一句話,3D列印技術未來充滿前景,發展速度也會越來越快,應用範圍也越來越廣。

來源:pcmag
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