3D 打印超入门

        在这篇文章里我们试图回答几个关于 3D 打印的基本问题。


        什么是 3D 打印？
       
3D 打印是指将原料（塑料、金属）层层堆叠、形成 3D 物体的制造工艺。由于与传统的、通过对材料进行去除裁切等操作来制造物体的工艺不同，它也被称为增材工艺。3D 打印机使用的材料和技术各异，但是它们都可以将数字化的文件转化为物理实体。
       
3D 打印到底算打印吗？
       
在韦氏词典中，“打印”主要指制造出版物或者照片，主要目的是用于展示，从这个意义上来说 3D 打印确实与传统意义上的“打印”不同。但是，从技术角度来说，3D 打印相当于将传统打印技术应用于原料的箔层，然后通过不断叠加这些箔层来构建物体，因此将 3D 打印归于打印也算说的过去。
       
3D 打印的原理是什么？
       
3D 打印机使用的技术多种多样。选择性激光烧结术（Selective Laser Sintering，SLS）使用高能激光来熔化
        塑料、金属、陶瓷或者玻璃的粒子并使他们固化成型。在熔融沉积造型术（Fused Deposition Modeling, FDM）中，加热的喷头将树脂塑料进行软化，然后勾勒物体。今天的大多数桌面 3D 打印机使用 FDM 工艺。
        多喷头塑型术（Multi-jet modeling）与传统打印机的喷墨技术类似，它通过将彩色的胶状物喷洒到原料粉末上来制造物体。这种方法非常高速，而且是为数不多的、支持彩色打印的工艺。另一种 3D 打印工艺使用数字光透射仪照射液体聚合物，被照射到的地方固化，逐层照射后固化的部分便叠加成为物体。电子束熔炼术（Electron Beam Melting，EBM）则使用电子射线逐层熔化金属粉末。你可以在这里更详细的了解 3D 打印的各项工艺。
        许多 3D 打印工艺利用类似喷头的设备，向打印平台挤压出液体或者熔化的原料来制作物品。大部分打印机的打印平台固定而喷头移动，当然与之相反的喷头固定、打印平台移动的 3D 打印机也存在。物品根据 CAD 文件中的指令来制造。3D 打印机可以使用的材料越来越多，包括金属（比如不锈钢、焊接材料、铝、钛）；塑料和聚合物；陶瓷；石膏；玻璃甚至是诸如奶酪、糖粉以及巧克力这样的食材。
       
谁发明了 3D 打印？
       
第一台 3D 打印机由 Charles W. (Chuck) Hull 于 1988 年发明，使用的是光固化立体造型术（stereolithography, SLA)。之后 Hull 成立了 3D Systems 公司，制造并贩卖使用 SLA 工艺的 3D 打印机。SLA 一般价格都较高。今天的 3D Systems 的产品线覆盖了从入门级到专业级的商用设备。这里有一份 3D 打印的年表，相信能够帮助您更好的了解这项技术的发展历史以及现状。
       
3D 打印有什么好处？
       
3D 打印使设计师得以快速将概念转化为 3D 实体模型，也使制造商能够应需制造，提高存货管理并减少仓储空间。与传统的减材制造工艺不同，3D 打印中浪费的原料很少。最重要的是，它将改变了制造的天性，人们甚至可以下载一个电子设备的 3D 模型，然后在家里制作。
       
3D 打印机能打印什么？
       
虽然 3D 打印最初是为了快速制造产品原型而诞生的，但是人们已经开始使用 3D 打印机来制作最终的产品，包括鞋子、家居，首饰，工具，礼物以及玩具。汽车与航空制造业也利用 3D 打印机制造部件，艺术家借以制造雕塑，建筑师可以制造模型。
        整形医师现在可以利用 3D 打印来制造助听器、牙齿或者进行骨移植。同时，人们正在研究能够组织细胞层从而制造人工器官的 3D 打印机。
        3D 打印也能利用电子或者光学墨水，将电子材料或者线路板打印在柔软材料上，从而制作电子设备。它能够非常廉价的制造一些低端器件。
       
什么是 3D 打印服务？
       
不购买 3D 打印机，你也可以从 3D 打印中受益。类似于 Shapeways 和 Sculpteo 这样的 3D 打印服务商提供 3D 打印机，让人们可以打印礼物或者其他物品，然后将它们递送给用户。用户可以提交自己的 CAD 文件，或者从服务商提供的、由其他用户设计的物品中选择。想要了解现在有那些 3D 打印服务商，可以参考这篇文章。
       
怎么样才能得到一台桌面 3D 打印机？
       
得益于 DIY 精神以及开源项目，过去几年涌现出许多相对廉价的桌面 3D 打印机。开源硬件项目 RepRap 是其中之一，任何人都能够通过公开的图纸制造自己的 RepRap 打印机。它能够打印塑料物体，包括它自己的绝大部分组件。MakerBot Industries 在 RepRap 基础上进行了演进，并推出了自己的 3D 打印机。最近 3D 打印的先驱 3D Systems 也进入了桌面3D 打印机领域。在这里我们更加详细的介绍了桌面 3D 打印机，并比较了部分机型的性能。
       
为了 3D 打印需要用到什么软件？
       
3D 打印机一般都支持 STL 文件。STL 代表 stereolithography，由 3D 打印的发明者 Chuck Hull 设计。几乎所有的 CAD 软件都能输出 STL 文件，不管是昂贵的商用产品 AutoCAD，或者像 SketchUp、Blender 这样的免费开源软件。许多 3D 打印机生产商会随机附送他们自己的、用于优化设计的 CAD 软件。在这里，我们介绍了一些入门级的 3D 建模软件。
       
3D 打印的未来怎样？
       
在未来的十年中，3D 打印机将在我们的日常生活中扮演越来越重要的角色。虽然它们今天只能制造坚硬的、由单一物质构成的物体，但是我们会看到越来越多的复杂的、由多种材料构成的物体被制造出来。使用今天的3D 打印机，你只能打印遥控器的外壳，但是不久后，你就能打印遥控器了。
        3D 打印仍然处于襁褓期，我们将会目睹诸多创业公司、DIY 用户以及传统大公司进入这个领域。这和 1970 年代的个人电脑产业非常类似。虽然 3D 打印也许不会像个人电脑那样对我们每个人的生活产生重大影响，但是制造业定将因此而不同，让我们拭目以待。