3D打印什么都能打出來

先來看看3D打印是多么神奇的一件事情，它能打印出許多你無法想像的東西，比如一部汽車！沒錯(cuò)，來自比利時(shí)的16位高級(jí)工程師組建了“新一代工程 師”團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)一款名為“亞利歐(Areion)”的3D賽車，它在4秒內(nèi)可從0速度提升至60英里/小時(shí)，行駛中最高速度可達(dá)到87英里/小時(shí)。要 打印這部3D賽車就得從外殼開始，將設(shè)計(jì)好的3D數(shù)字模型傳給3D打印機(jī)，經(jīng)過漫長(zhǎng)的等待，整個(gè)外殼結(jié)構(gòu)比就打印了出來，甚至在汽車的兩側(cè)按照設(shè)計(jì)均打印 出了復(fù)雜的冷卻通道；然后，結(jié)合集成芯片，裝上輪胎和發(fā)動(dòng)機(jī)，這個(gè)團(tuán)隊(duì)在三周內(nèi)便完成了這部3D賽車的打印工作。

另一部名為Urbee的3D打印汽車最近也在加拿大亮相，它是一輛三輪、雙座混合動(dòng)力車，使用電池和汽油作為動(dòng)力。雖然單缸發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)功率只有8馬 力，但由于其小巧輕便，最高時(shí)速可達(dá)112公里。“Urbee”橙紅色車身，扁長(zhǎng)圓的外形顯得小巧可愛，底盤為不銹鋼制成，包括玻璃嵌板在內(nèi)的所有外部組 件都是通過大型3D打印設(shè)備生產(chǎn)。而先進(jìn)的3D立體打印技術(shù)不僅使Urbee具有時(shí)尚前衛(wèi)的流線型外觀，還減少了制造過程中對(duì)原材料的浪費(fèi)，可謂是名副其 實(shí)的環(huán)保車型。

還有什么更神奇的？打印禿鷹的喙，給它一個(gè)人工“義喙”。一只名為“美麗”的禿鷹被一名偷獵者用槍擊中面部，喙受傷嚴(yán)重，不能自己進(jìn)食。非營(yíng)利組織 “西北猛禽”(Birdsof Prey Northwest)的志愿者用管子喂它，但它的喙再也不會(huì)長(zhǎng)出來，這意味著“美麗”會(huì)永遠(yuǎn)喪失自己進(jìn)食的能力，面臨被施以安樂死的命運(yùn)。猛禽專家簡(jiǎn)芬 克·康特威爾聯(lián)合機(jī)械工程師和一位牙醫(yī)，設(shè)計(jì)出一個(gè)可以完全替代“美麗”失去的上頜的尼龍聚合物喙，這個(gè)“義喙”就是用3D打印機(jī)打印出來的。盡管手術(shù)后 “美麗”的新喙并不是很完美，但它至少可以自己進(jìn)食了。

打印一套房子也不是天方夜譚。美國(guó)南加州大學(xué)的Behrokh Khoshnevis教授正進(jìn)行一項(xiàng)研究，建造一個(gè)可以在一天內(nèi)打印出一套房子的3D打印機(jī)，只需要20小時(shí)就可以完成！這個(gè)巨大的3D房子打印機(jī)將從房 子地基開始，地板、墻、天花板、管道甚至更高級(jí)的東西，比如電線都可以被打印出來，設(shè)計(jì)師只需要設(shè)計(jì)好門和窗戶的CAD圖樣，其他的就留給巨大的3D打印 機(jī)吧。別擔(dān)心這種打印出來的“塑料房子”很脆弱，Behrokh Khoshnevis教授認(rèn)為到2050年，3D打印房子將不再是一個(gè)稀奇事，而且到時(shí)候完全不用擔(dān)心房子的堅(jiān)固度，一般的房子30年-50年就要重建 了，而現(xiàn)在生產(chǎn)的各種高強(qiáng)度塑料能保證使用5年-10年沒問題，關(guān)鍵是低成本，人們大可以幾年就換一套新的房子。

神奇！

3D打印原來是這樣的

好了，見識(shí)過萬能的3D打印后，你一定很有興趣知道它是怎么實(shí)現(xiàn)的。其實(shí)說白了3D打印跟我們熟知的2D打印原理是一樣的，只是3D打印噴出來的不是墨水，而是特別的材料，而且這種技術(shù)其實(shí)在上世紀(jì)90年代就已經(jīng)出現(xiàn)。

使用3D打印機(jī)就像打印一封信：輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺(tái)噴墨打印機(jī)上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一幅二維 圖像。而在3D打印時(shí)，軟件通過電腦輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD）完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機(jī)上，后者會(huì)將連續(xù)的薄型層面堆疊起 來，直到一個(gè)固態(tài)物體成型。3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料。

將打印變3D的方法很多，有些3D打印機(jī)使用“噴墨”的方式。例如，使用打印機(jī)噴頭將一層極薄的液態(tài)塑料物質(zhì)噴涂在鑄模托盤上，此涂層然后被置于紫 外線下進(jìn)行處理；之后鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆疊上來。還有一些3D打印系統(tǒng)使用粉末微粒作為打印介質(zhì)。粉末微粒被噴灑在鑄模托盤上形成一層 極薄的粉末層，然后由噴出的液態(tài)粘合劑進(jìn)行固化。它也可以使用一種叫做“激光燒結(jié)”的技術(shù)熔鑄成指定形狀。當(dāng)遇到包含孔洞及懸臂這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)，介質(zhì)中 就需要加入凝膠劑或其他物質(zhì)以提供支撐或用來占據(jù)空間。這部分粉末不會(huì)被熔鑄，最后只需用水或氣流沖洗掉支撐物便可形成孔隙。如今可用于3D打印的介質(zhì)種 類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。有些打印機(jī)還能結(jié)合不同介質(zhì)，令打印出來的物體一頭堅(jiān)硬而另一頭柔軟?？茖W(xué)家們正在利用3D打印機(jī)制造 諸如皮膚、肌肉和血管片段等簡(jiǎn)單的活體組織，很有可能有一天我們能夠制造出像腎臟、肝臟甚至心臟這樣的大型人體器官。如果生物打印機(jī)能夠使用病人自身的干 細(xì)胞，那么器官移植后的排異反應(yīng)將會(huì)減少。人們也可以打印食品，比如康奈爾大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)成功打印出了杯形蛋糕。幾乎所有人都相信，食品界的殺手級(jí)應(yīng) 用將是能夠打印巧克力的機(jī)器。

如果我們要制作一個(gè)塑料材質(zhì)的蘋果，首先需要在電腦上使用CAD軟件制作出一個(gè)蘋果的3D模型文件，然后把它轉(zhuǎn)換成3D打印機(jī)支持的文件格式。接下 來需要給3D打印機(jī)放入塑料耗材，然后點(diǎn)擊一下“打印”，剩下的事情就交給3D打印機(jī)去做吧。等等，還有一個(gè)重點(diǎn)需要說明，就是3D打印機(jī)到底會(huì)把這個(gè)蘋 果分成多少層來打?。恳粋€(gè)最簡(jiǎn)單的邏輯是：層數(shù)分得越多，打印出來的蘋果精度越高，例如圓弧越接近自然，這跟數(shù)碼照片的分辨率原理有點(diǎn)類似。而打印層數(shù)其 實(shí)是由3D打印機(jī)的“層厚”來決定的，越高級(jí)的3D打印機(jī)能打印出來的層厚就越薄，而層厚通常是微米級(jí)別的，這也是衡量3D打印機(jī)性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。但讓人 糾結(jié)的是，層厚越小，精度越高，3D打印的速度就越慢。真可謂魚與熊掌不可兼得。

厲害！

3D打印將顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)

美國(guó)人甚至動(dòng)起了用3D打印機(jī)打印iPhone的主意，因?yàn)檫@種新的制造技術(shù)將顛覆傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，不需要大量的工人做同樣的一個(gè)產(chǎn)品，重復(fù)同樣的 一個(gè)生產(chǎn)工作，這些都交給3D打印機(jī)去辦，設(shè)想一下為蘋果生產(chǎn)i-Phone的富士康員工跟3D打印機(jī)比拼生產(chǎn)效率，說不定哪天美國(guó)人自己用3D打印機(jī)打 印出來的iPhone成本會(huì)比今天富士康生產(chǎn)的還要低。事實(shí)上，以目前的3D打印技術(shù)，顯示屏和傳感器這種看起來“高精尖”的元器件，都可以被直接打印出 來了，那么，我們離直接打印iPhone的那一天還遠(yuǎn)嗎？

就是這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的道理，如果能用機(jī)器去辦的事情，為什么還需要人工去生產(chǎn)呢？3D打印技術(shù)改變了傳統(tǒng)的制造流程，人們不再需要分批制造各種不同的 零部件，然后再把它們組裝在一起，而只需要做一個(gè)很棒的設(shè)計(jì)，剩下的事情就交給3D打印機(jī)來完成，這部機(jī)器可以打破零部件的概念，直接打印出產(chǎn)品的整體。 顯而易見的是，3D打印這種制造流程不光能節(jié)省大量的人力勞動(dòng)，而且能使材料的利用最大化。

不過，目前的3D打印仍然只能被用于非常規(guī)的制造領(lǐng)域，比如企業(yè)可以用3D打印出一個(gè)樣品給客戶看，但卻不能成批量大量打印產(chǎn)品出來交付給客 戶，3D打印技術(shù)仍有很大的制約瓶頸。其中最大的一個(gè)是耗材問題。試想一下，如果只是打印一個(gè)塑料的蘋果，那是很簡(jiǎn)單的事情，只需要給3D打印機(jī)加注一些 塑料原料耗材，但如果真要打印iPhone，那就得需要鋁合金、玻璃、塑料，以及各種導(dǎo)電材料了，打印聚合物鋰電池看起來也是一個(gè)棘手的問題。要在一部 3D打印機(jī)上面使用這么多不同材料的耗材，目前來看還是有技術(shù)難度的。

但是，技術(shù)難度并不能阻礙3D打印被追捧，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為它將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命”，用3D打印機(jī)替代大量工人的愿景終有一天會(huì)到來。

#p#副標(biāo)題#e#

問：3D打印機(jī)是萬能的嗎？答：至少目前3D打印機(jī)并不是萬能的，它的生產(chǎn)制品受到原料耗材的制約，如果材料學(xué)有突破的話它會(huì)更加完美。

問：3D打印機(jī)會(huì)取代傳統(tǒng)制造嗎？

答：目前看來不會(huì)，它可以改變傳統(tǒng)制作過程中某些環(huán)節(jié)，使其更高效更節(jié)省成本。

問：3D打印機(jī)能直接打印出彩色嗎？

答：專業(yè)級(jí)和生產(chǎn)級(jí)的3D打印機(jī)很多已經(jīng)能夠直接打印出有顏色的物品了，個(gè)人級(jí)的3D打印機(jī)可以通過選擇有色原料也可以制作單色的物品。

問：為什么3D打印機(jī)價(jià)格貴嗎？

答：3D打印機(jī)產(chǎn)品針對(duì)的市場(chǎng)不同分為個(gè)人級(jí)、專業(yè)級(jí)、生產(chǎn)級(jí)，結(jié)構(gòu)和采用技術(shù)、耗材各不相同，所以價(jià)格差距很大，有幾千元的也有幾十萬元的。

試一試

3D打印個(gè)人也能玩

好了，看到這里你是不是已經(jīng)流口水了？想自己 打印一部自行車試試，或者設(shè)計(jì)一對(duì)屬于自己的情侶玩偶，甚至很想擁有一臺(tái)個(gè)人的桌面式3D打印機(jī)。辦法還是有的。盡管目前頂尖的3D打印技術(shù)都是大型企業(yè) 才用得起的，數(shù)萬美元以上的售價(jià)真的不菲。不過，對(duì)個(gè)人玩家或者小型企業(yè)而言，還是有途徑去嘗試3D打印這種新玩意的。

目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一些專門面向個(gè)人或者小型 企業(yè)的3D打印服務(wù)，客戶只需向他們提供設(shè)計(jì)好的3D圖樣，他們就可以為客戶打印出來，而這種打印出來的小玩意所費(fèi)并不太多，比如一臺(tái)用3D打印機(jī)打印出 來的小跑車模型，通常需要400元左右。甚至，如果你是一個(gè)搞設(shè)計(jì)的專業(yè)人士，那么擁有一臺(tái)桌面3D打印機(jī)也是可以的，通常售價(jià)只需要3000元 -5000元，當(dāng)然，這種個(gè)人級(jí)3D打印機(jī)功能就很簡(jiǎn)單了，通常只能使用塑料耗材，用來打印小設(shè)計(jì)最合適。

事實(shí)上，3D打印機(jī)也在向小型化發(fā)展，一些美國(guó)企業(yè)已經(jīng)推出面向個(gè)人和小型企業(yè)用戶的桌面3D打印機(jī)，售價(jià)通常在2000美元以下，便宜的機(jī)型甚至低至400美元。而國(guó)內(nèi)也有專門推出個(gè)人3D打印機(jī)的企業(yè)，國(guó)產(chǎn)品牌的3D打印機(jī)售價(jià)也只需要幾千元，但功能相對(duì)簡(jiǎn)單。

有分析認(rèn)為，3D打印機(jī)就像過去的PC一樣， 剛開始只有少部分的技術(shù)人員需要用到PC，但當(dāng)PC應(yīng)用逐漸大眾化的時(shí)候，PC就迎來了進(jìn)入千家萬戶的普及時(shí)代。3D打印機(jī)也是一樣，當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)它可以打 印許多人們?nèi)粘Ｉ钏玫降奈锲窌r(shí)，3D打印機(jī)也就迎來了進(jìn)入千家萬戶的時(shí)機(jī)。