3D印刷的溯源
2013-01-24 10:48 來(lái)源：cpp114 整理/喻小嘜 責編：喻小嘜
- 摘要：
- 說(shuō)起3D印刷，很多行業(yè)人士的第一反應應該就是將圖片分離成不同角度的紅藍兩張圖片，然后將這兩張圖片不完全套印在一起，用特殊的眼鏡觀(guān)看從而營(yíng)造一種3D的視覺(jué)效果；或者說(shuō)將圖片經(jīng)過(guò)特殊處理后，直接印刷在特制的光柵版上，在裸眼的狀態(tài)下實(shí)現3D的視覺(jué)效果。
【CPP114】訊：說(shuō)起3D印刷，很多行業(yè)人士的第一反應應該就是將圖片分離成不同角度的紅藍兩張圖片，然后將這兩張圖片不完全套印在一起，用特殊的眼鏡觀(guān)看從而營(yíng)造一種3D的視覺(jué)效果；或者說(shuō)將圖片經(jīng)過(guò)特殊處理后，直接印刷在特制的光柵版上，在裸眼的狀態(tài)下實(shí)現3D的視覺(jué)效果。但是我們這里提到的3D印刷（3D print），與前兩者無(wú)關(guān)，或者說(shuō)已經(jīng)脫離了印刷的概念�！督�(jīng)濟學(xué)人》雜志稱(chēng)，這種全新的3D印刷，或者我們應該稱(chēng)其為3D打印，以及以其為代表的數字化、智能化制造以及新型材料的應用，將推動(dòng)實(shí)現“第三次工業(yè)革命”。
揭開(kāi)3D打印工作原理
使用打印機就像打印一封信：輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數字文件便被傳送到一臺噴墨打印機上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在3D打印時(shí)，軟件通過(guò)電腦輔助設計技術(shù)（CAD）完成一系列數字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，后者會(huì )將連續的薄型層面堆疊起來(lái)，直到一個(gè)固態(tài)物體成型。3D打印機與傳統打印機最大的區別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料。
堆疊薄層的形式有多種多樣。有些3D打印機使用“噴墨”的方式。例如，一家名為Objet的以色列3D打印機公司使用打印機噴頭將一層極薄的液態(tài)塑料物質(zhì) 噴涂在鑄模托盤(pán)上，此涂層然后被置于紫外線(xiàn)下進(jìn)行處理。之后鑄模托盤(pán)下降極小的距離，以供下一層堆疊上來(lái)。另外一家總部位于美國明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一種叫做“熔積成型”的技術(shù)，整個(gè)流程是在噴頭內熔化塑料，然后通過(guò)沉積塑料纖維的方式才形成薄層。
還有一些系統使用粉末微粒作為打印介質(zhì)。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤(pán)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”的技術(shù)熔鑄成指定形狀。這也正是德國EOS公司在其疊加工藝制造機上使用的技術(shù)。而瑞士的Arcam公司則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒。以上提到的這些僅僅是許多成型方式中的一部分。
當遇到包含孔洞及懸臂這樣的復雜結構時(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(lái)占據空間。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。如今可用于打印的介質(zhì)種類(lèi)多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類(lèi)物質(zhì)。有些打印機還能結合不同介質(zhì)，令打印出來(lái)的物體一頭堅硬而另 一頭柔軟。
科學(xué)家們正在利用3D打印機制造諸如皮膚、肌肉和血管片段等簡(jiǎn)單的活體組織，很有可能將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 果生物打印機能夠使用病人自身的干細胞，那么器官移植后的排異反應將會(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，食品界的殺手級應用將是能夠打印巧克力的機器。
3D打印的價(jià)值體現在想象力馳騁的各個(gè)領(lǐng)域，3D打印正讓“天馬行空”轉變?yōu)?ldquo;腳踏實(shí)地”的可能，人們利用3D打印為自己所在的領(lǐng)域貼上了個(gè)性化的標簽。人們紛紛展示了如何3D打印馬鈴薯、巧克力、小鎮模型，甚至擴展到用3D打印汽車(chē)和飛機。3D打印行業(yè)的發(fā)展猶如其定義本身，始終凸顯著(zhù)“創(chuàng )新突破”這一關(guān)鍵特質(zhì)。
揭開(kāi)3D打印工作原理
使用打印機就像打印一封信：輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數字文件便被傳送到一臺噴墨打印機上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在3D打印時(shí)，軟件通過(guò)電腦輔助設計技術(shù)（CAD）完成一系列數字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，后者會(huì )將連續的薄型層面堆疊起來(lái)，直到一個(gè)固態(tài)物體成型。3D打印機與傳統打印機最大的區別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料。
堆疊薄層的形式有多種多樣。有些3D打印機使用“噴墨”的方式。例如，一家名為Objet的以色列3D打印機公司使用打印機噴頭將一層極薄的液態(tài)塑料物質(zhì) 噴涂在鑄模托盤(pán)上，此涂層然后被置于紫外線(xiàn)下進(jìn)行處理。之后鑄模托盤(pán)下降極小的距離，以供下一層堆疊上來(lái)。另外一家總部位于美國明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一種叫做“熔積成型”的技術(shù)，整個(gè)流程是在噴頭內熔化塑料，然后通過(guò)沉積塑料纖維的方式才形成薄層。
還有一些系統使用粉末微粒作為打印介質(zhì)。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤(pán)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”的技術(shù)熔鑄成指定形狀。這也正是德國EOS公司在其疊加工藝制造機上使用的技術(shù)。而瑞士的Arcam公司則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒。以上提到的這些僅僅是許多成型方式中的一部分。
當遇到包含孔洞及懸臂這樣的復雜結構時(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(lái)占據空間。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。如今可用于打印的介質(zhì)種類(lèi)多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類(lèi)物質(zhì)。有些打印機還能結合不同介質(zhì)，令打印出來(lái)的物體一頭堅硬而另 一頭柔軟。
科學(xué)家們正在利用3D打印機制造諸如皮膚、肌肉和血管片段等簡(jiǎn)單的活體組織，很有可能將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 果生物打印機能夠使用病人自身的干細胞，那么器官移植后的排異反應將會(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，食品界的殺手級應用將是能夠打印巧克力的機器。
3D打印的價(jià)值體現在想象力馳騁的各個(gè)領(lǐng)域，3D打印正讓“天馬行空”轉變?yōu)?ldquo;腳踏實(shí)地”的可能，人們利用3D打印為自己所在的領(lǐng)域貼上了個(gè)性化的標簽。人們紛紛展示了如何3D打印馬鈴薯、巧克力、小鎮模型，甚至擴展到用3D打印汽車(chē)和飛機。3D打印行業(yè)的發(fā)展猶如其定義本身，始終凸顯著(zhù)“創(chuàng )新突破”這一關(guān)鍵特質(zhì)。
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