騰訊數碼 Raul
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，Stratasys在IBM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。
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（DLP）3D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
在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
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。
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Shapeways和Sculpteo，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，或免費開源的谷歌SketchUp和Blender。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。
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