3D立體打印技術分類以及應用

　　3D打印簡史

　　1986年，Charles Hull開發了第一臺商業3D印刷機。

　　1993年，麻省理工學院獲3D印刷技術ZL。

　　1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權并開始開發3D打印機。

　　2005年，市場上首個高清晰彩色3D打印機Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。

　　2010年11月，世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。

　　2011年6月6日，發布了全球第一款3D打印的比基尼。

　　2011年7月，英國研究人員開發出世界上第一臺3D巧克力打印機。

　　2011年8月，南安普敦大學的工程師們開發出世界上第一架3D打印的飛機。

　　2012年11月，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織。

　　技術分類

　　3D 打印技術實際上是一系列快速原型成型技術的統稱，其基本原理都是疊層制造，由快速原型機在X-Y平面內通過掃描形式形成工件的截面形狀，而在Z坐標間斷地作層面厚度的位移，最終形成三維制件。市場上的快速成型技術分為3DP 技術、FDM熔融層積成型技術、SLA立體平版印刷技術、SLS選區激光燒結、DLP激光成型技術和UV紫外線成型技術等。

　　3DP技術：采用3DP技術的3D打印機使用標準噴墨打印技術，通過將液態連結體鋪放在粉末薄層上，以打印橫截面數據的方式逐層創建各部件，創建三維實體模型，采用這種技術打印成型的樣品模型與實際產品具有同樣的色彩，還可以將彩色分析結果直接描繪在模型上，模型樣品所傳遞的信息較大。

　　FDM熔融層積成型技術：FDM熔融層積成型技術是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時三維噴頭在計算機的控制下，根據截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機器工作臺下降一個高度(即分層厚度)再成型下一層，直至形成整個實體造型。其成型材料種類多，成型件強度高、精度較高，主要適用于成型小塑料件。

　　SLA立體平版印刷技術：SLA立體平版印刷技術以光敏樹脂為原料，通過計算機控制激光按零件的各分層截面信息在液態的光敏樹脂表面進行逐點掃描，被掃描區域的樹脂薄層產生光聚合反應而固化，形成零件的一個薄層。一層固化完成后，工作臺下移一個層厚的距離，然后在原先固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態樹脂，直至得到三維實體模型。該方法成型速度快，自動化程度高，可成形任意復雜形狀，尺寸精度高，主要應用于復雜、高精度的精細工件快速成型。

　　SLS選區激光燒結技術：SLS選區激光燒結技術是通過預先在工作臺上鋪一層粉末材料(金屬粉末或非金屬粉末)，然后讓激光在計算機控制下按照界面輪廓信息對實心部分粉末進行燒結，然后不斷循環，層層堆積成型。該方法制造工藝簡單，材料選擇范圍廣，成本較低，成型速度快，主要應用于鑄造業直接制作快速模具。

　　DLP激光成型技術：DLP激光成型技術和SLA立體平版印刷技術比較相似，不過它是使用高分辨率的數字光處理器(DLP)投影儀來固化液態光聚合物，逐層的進行光固化，由于每層固化時通過幻燈片似的片狀固化，因此速度比同類型的SLA立體平版印刷技術速度更快。該技術成型精度高，在材料屬性、細節和表面光潔度方面可匹敵注塑成型的耐用塑料部件。

　　UV紫外線成型技術：UV紫外線成型技術和SLA立體平版印刷技術比較相似類似，不同的是它利用UV紫外線照射液態光敏樹脂，一層一層由下而上堆棧成型，成型的過程中沒有噪音產生，在同類技術中成型的精度最高，通常應用于精度要求高的珠寶和手機外殼等行業。

　　應用領域

　　3D 打印的應用范圍之廣超乎人們的想象，理論上說，幾乎只要存在的東西都可以通過3D 打印機復制出來。隨著技術的不斷成熟，3D 打印技術有望在以下幾個行業中得到廣泛使用：

　　1、傳統制造業：3D 打印無論是在成本、速度和精確度上都遠勝于傳統制造技術。3D打印技術本身非常適合大規模生產。汽車行業在進行安全性測試等工作時，可以將一些非關鍵部件用3D 打印的產品替代，在追求效率的同時降低成本。

　　2、醫療行業：在外科手術中，3D 打印技術可為需要器官移植的患者“量身打造”所需器官，無需擔心排異反應。而打印一個人體心臟瓣膜，只需要價值10 美元的高分子材料。

　　3、文物保護：博物館里常常會用很多復雜的替代品來保護原始作品不受環境或意外事件的傷害，同時復制品也能將藝術或文物的影響更多更遠的人。

　　4、建筑設計行業：在建筑行業里，工程師和設計師們已經逐漸開始使用3D 打印機打印的建筑模型，這種方法快速、成本低、環保，同時制作精美，完全合乎設計者的要求，同時又能節省大量材料。

　　5、配件飾品行業：3D 打印技術很好地滿足了配件飾品消費者個性化多樣化的需求。國內外已經有一些公司開始為消費者提供個性化3D 打印服務。