3D打印并不神秘：它只是一種新型的制造和加工工藝3D打印技術(shù)出現(xiàn)在上世紀80年代末至90年代初（也稱為快速成型技術(shù)），至今也就30年不到的時間。其原理很簡單：以3D數(shù)字模型文件為輸入，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)。形象來講，普通的打印機是將2D圖像或圖形數(shù)字文件通過墨水輸出到紙張上；3D打印機則是將實實在在的原材料（比如金屬、陶瓷、塑料、砂等）輸出為一薄層（物理上具有一定的厚度），然后不斷重復(fù)一層層疊加起來，終變成空間實物。因此，3D打印在輸出某一分層時，過程與噴墨打印是相似的。就像蓋房子，是通過一塊一塊磚所累積而成，而3D打印的物品是通過原材料的一粒一粒所累積而成。由于3D打印是將材料一層一層堆積而成，因此也稱為增材制造工藝。3D打印并不神秘，相對于具有千年的等材制造工藝和具有百年的減材制造工藝，它只是一種制造成型的新工藝，只有30年不到的歷史。 氦—鎘激光器或氬離子激光器發(fā)射出的紫外激光束在計算機的操縱。河北花盆砂型3D打印市場價格
研究者們在多材料打印上已經(jīng)取得了一定的進展，但除非這些進展達到成熟并有效，否則材料依然會是3D打印的一大障礙。機器的限制3D打印技術(shù)在重建物體的幾何形狀和機能上已經(jīng)獲得了一定的水平，幾乎任何靜態(tài)的形狀都可以被打印出來，但是那些運動的物體和它們的清晰度就難以實現(xiàn)了。這個困難對于制造商來說也許是可以解決的，但是3D打印技術(shù)想要進入普通家庭，每個人都能隨意打印想要的東西，那么機器的限制就必須得到解決才行。知識產(chǎn)權(quán)的憂慮在過去的幾十年里，音樂、電影和電視產(chǎn)業(yè)中對知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)注變得越來越多。3D打印技術(shù)也會涉及到這一問題，因為現(xiàn)實中的很多東西都會得到更加的傳播。人們可以隨意復(fù)制任何東西，并且數(shù)量不限。如何制定3D打印的法律法規(guī)用來保護知識產(chǎn)權(quán)，也是我們面臨的問題之一，否則就會出現(xiàn)泛濫的現(xiàn)象。道德的挑戰(zhàn)3D打印械[13]道德是底線。什么樣的東西會違反道德規(guī)律是很難界定的，如果有人打印出生物和組織，在不久的將來會遇到極大的道德挑戰(zhàn)?；ㄙM的承擔(dān)3D打印技術(shù)需要承擔(dān)的花費是高昂的。臺3D打印機的售價為1萬5。如果想要普及到大眾，降價是必須的，但又會與成本形成。每一種新技術(shù)誕生初期都會面臨著這些類似的障礙。湖北大炮砂型3D打印廠家報價LOM技術(shù)成型多使用紙材、PVC薄膜等材料，價格低廉且成型精度高。
本項測試工作位于阿拉巴馬亨茨維爾的美國宇航局馬歇爾太空飛行中心，這里擁有較為完善的火箭發(fā)動機測試條件，工程師可驗證3D打印部件在點火環(huán)境中的性能。[21]制造火箭發(fā)動機的噴射器需要精度較高的加工技術(shù)，如果使用3D打印技術(shù)，就可以降造上的復(fù)雜程度，在計算機中建立噴射器的三維圖像，打印的材料為金屬粉末和激光，在較高的溫度下，金屬粉末可被重新塑造成我們需要的樣子。火箭發(fā)動機中的噴射器內(nèi)有數(shù)十個噴射元件，要建造大小相似的元件需要一定的加工精度，該技術(shù)測試成功后將用于制造RS-25發(fā)動機，其作為美國宇航局未來太空發(fā)射系統(tǒng)的主要動力，該火箭可運載宇航員超越近地軌道，進入更遙遠的深空。馬歇爾中心的工程部主任克里斯認為3D打印技術(shù)在火箭發(fā)動機噴油器上應(yīng)用只是步，我們的目的在于測試3D打印部件如何能徹底改變火箭的設(shè)計與制造，并提高系統(tǒng)的性能，更重要的是可以節(jié)省時間和成本，不太容易出現(xiàn)故障。本次測試中，兩具火箭噴射器進行了點火，每次5秒，設(shè)計人員創(chuàng)建的復(fù)雜幾何流體模型允許氧氣和氫氣充分混合，壓力為每平方英寸1400磅。[21]2014年10月11日，英國一個發(fā)燒友團隊用3D打印技術(shù)制出了一枚火箭。
這種模型是根據(jù)CT等醫(yī)療檢查獲得患者數(shù)據(jù)用3D打印機制作的。模型按照表面外側(cè)線條呈現(xiàn)肝臟整體形狀，詳細地再現(xiàn)其內(nèi)部的血管和。由于肝臟模型內(nèi)部基本是空洞，重要血管等的位置一目了然。據(jù)稱，制作模型需要少量價格不菲的樹脂材料，使原本約30萬至40萬日元(約合人民幣)的制作費降到原先的三分之一以下。利用3D打印技術(shù)制作的內(nèi)臟模型主要用于研究，由于價格高昂，在臨床上沒有得到普及?？蒲袌F隊表示，他們一方面爭取到2016年度實現(xiàn)肝臟模型的實際應(yīng)用，另一方面將推進對胰臟等模型制作技術(shù)的研發(fā)[26]。3D打印頭蓋骨2014年8月28日，46歲的周至農(nóng)民胡師傅在自家蓋房子時，從3層樓墜落后砸到一堆木頭上，左腦蓋被撞碎，在當(dāng)?shù)蒯t(yī)院手術(shù)后，胡師傅雖然性命無損，但左腦蓋凹陷，在別人眼里成了個“半頭人”。[27]除了面容異于常人，事故還傷了胡師傅的視力和語言功能。醫(yī)生為幫其恢復(fù)形象，采用3D打印技術(shù)輔助設(shè)計缺損顱骨外形，設(shè)計了鈦金屬網(wǎng)重建缺損顱眶骨，制作出缺損的左“腦蓋”，終實現(xiàn)左右對稱。[27]醫(yī)生稱手術(shù)約需5至10小時，除了用鈦網(wǎng)支撐起左邊腦蓋外，還需要從腿部取肌肉進行填補。手術(shù)后，胡師傅的容貌將恢復(fù)，至于語言功能還得術(shù)后看恢復(fù)情況。這樣材料層層堆積實現(xiàn)成型。
3D打印是一種新型的快速成型技術(shù)，它綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多領(lǐng)域的前沿技術(shù)，涉及的領(lǐng)域較多。筆者認為，3D打印作為一種制造工藝(Manufacturing)，主要涉及有3個方面：1.材料(Material)。即用于3D打印中的材料，包括樹脂、金屬、陶瓷、塑料或天然材料等，這些材料通過堆積形成實在的功能產(chǎn)品。2.設(shè)備(Machine)。3D打印設(shè)備將材料按照軟件（設(shè)計數(shù)據(jù)和制作數(shù)據(jù)）的要求實現(xiàn)產(chǎn)品的成型。現(xiàn)有的3D打印設(shè)備有許多種類，稍后會介紹。3.建模(Modeling)。這是3D打印工藝中的軟件部分。包括切片、模型的構(gòu)建與優(yōu)化、成型過程控制等。這是3D打印工藝中的軟件部分。筆者在2014年的SiggraphAsia國際會議上做的次有關(guān)3D打印的教程Course（鏈接）上，提出了3D打印的3M概念，即material,machine,modeling，這就像三條桌腿一樣，共同支撐著manufacturing的桌面及其發(fā)展(3M+1M)，缺一不可。如果將3D打印比作做一道菜，材料就是菜的原料，設(shè)備就是鍋，而建模則是菜譜和制作方法。建模作為3D打印的“大腦”，在成型過程中起到至關(guān)重要的作用，這正是我們從事計算機圖形學(xué)和幾何建模的研究工作者的研究工作。因此。這是3D打印工藝中的軟件部分。湖北大炮砂型3D打印廠家報價
3D打印中所使用的材料主要包括工程塑料、橡膠、光敏樹脂、石膏、金屬和陶瓷等。河北花盆砂型3D打印市場價格
涉及到打印材料的外觀模擬、測量以及合成優(yōu)化等技術(shù)；(2)面向醫(yī)療、教育、娛樂和時尚等需求的模型定制問題以及面向光影與聲音效果的逆向設(shè)計問題；(3)通過子塊設(shè)計與打印以及通過鉸鏈，滑輪，齒輪，電機等機械裝置組裝而成的具有特定功能的物體，其中有許多機構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化問題。筆者對于近年來機械結(jié)構(gòu)的動態(tài)物體設(shè)計方面的工作做了一個綜述，發(fā)表在2017年的《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報》上（PDF下載）。近年來，面向制造的幾何設(shè)計與優(yōu)化方面的研究工作得到了廣泛的關(guān)注，并逐漸成為研究的熱點。筆者于2014年對于之前有關(guān)3D打印幾何處理的研究工作進行了一個綜述，發(fā)表在2015年的《計算機學(xué)報》上（PDF下載），并且在計算機圖形學(xué)的國際前列會議SiggraphAsia2014上組織了一個3D打印幾何設(shè)計與處理的教程Course（鏈接）。之后在Siggraph和SiggraphAsia會議上出現(xiàn)了更多的有關(guān)教程。在2016年夏天，筆者應(yīng)計算機學(xué)會計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)專委會的委托，與國內(nèi)的一些學(xué)者又完成了一份更為詳細的“3D打印中幾何處理的研究進展與趨勢”的發(fā)展報告（PDF下載），對相關(guān)工作進行一個的整理和分類，使得讀者能夠更好地了解3D打印幾何處理方面的進展和發(fā)展方向。河北花盆砂型3D打印市場價格
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