本文關(guān)鍵詞：3D打印：正在到來的工業(yè)革命，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《3D打�。赫诘絹淼墓I(yè)革命》

[英]Christopher Barnatt\著，韓穎，趙俐\譯

人民郵電出版社

2014年7月

用3D打印未來

——《3D打印：正在到來的工業(yè)革命》介紹

3D打印，是增材制造的俗稱，其核心是數(shù)字化、智能化制造與材料科學(xué)的結(jié)合。與傳統(tǒng)上對(duì)原材料進(jìn)行切削的減材制造方法正相反， 3D打印技術(shù)通過可以“打印”出真實(shí)物體的3D打印機(jī)，采用分層加工、迭加成形的方式逐層增加材料來生成3D實(shí)體。3D打印是立體打印。之所以使用“打印”一詞，其原理與傳統(tǒng)打印機(jī)是相似的，，都是通過電腦操作來完成。3D打印機(jī)里面則是一個(gè)龐大的材料系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)里面是根據(jù)產(chǎn)品需要而配備各種高技術(shù)的新材料。3D打印機(jī)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，涉及到軟件開發(fā)與應(yīng)用、新材料，還涉及到打印裝備、自動(dòng)化控制系統(tǒng)。3D打印技術(shù)最突出的優(yōu)

點(diǎn)是無需模具就能夠成型，也不需要機(jī)械加工，就能直接從設(shè)計(jì)好的計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的物體。而傳統(tǒng)的制造業(yè)最核心的一個(gè)環(huán)節(jié)就是要造模，很多高端產(chǎn)品能夠設(shè)計(jì)出來，最大的困難是生產(chǎn)不出來成品，原因就出在造模環(huán)節(jié)，且耗時(shí)很長。而3D打印機(jī)則跨越了造模這個(gè)環(huán)節(jié)。只要你能夠設(shè)計(jì)出來，你就能夠通過3D打印技術(shù)打印出任何你想要的產(chǎn)品。

1.3D打印技術(shù)帶給我們哪些機(jī)遇

以3D打印為代表的數(shù)字化制造技術(shù)，被《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為是引發(fā)第三次工業(yè)革命的關(guān)鍵因素，“其將改寫制造業(yè)的生產(chǎn)方式，進(jìn)而改變產(chǎn)業(yè)鏈的運(yùn)作模式”。 數(shù)字化制造技術(shù)將大大減少直接從事生產(chǎn)的操作工人，勞動(dòng)力所占生產(chǎn)成本比例隨之下降。此外，數(shù)字化制造的個(gè)性化、快捷性和低成本能夠更快地適應(yīng)本地市場(chǎng)需求的變化，包括滿足小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。自從工廠出現(xiàn)以來，產(chǎn)品與消費(fèi)者之間的距離從未如此接近過。3D打印給消費(fèi)者帶來了在大規(guī)模生產(chǎn)和個(gè)性化制造之間進(jìn)行選擇的自由。如果你想要一個(gè)與自己相貌一樣的玩偶，用3D打印機(jī)制作，成本可能只要100元；如果委托工廠，也許要花1萬元。業(yè)內(nèi)人士將2012年的3D打印機(jī)視為像1977年個(gè)人計(jì)算機(jī)和1990年網(wǎng)頁瀏覽器一樣，是一個(gè)嶄新的市場(chǎng)從萌芽期進(jìn)入成長期的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。雖然3D打印技術(shù)目前尚未顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)——傳統(tǒng)制造業(yè)

的規(guī)模效應(yīng)依然占據(jù)優(yōu)勢(shì)，但前者正慢慢搶走市場(chǎng)份額。

2.3D打印技術(shù)

1982年，一家紫外線設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)嘗試把光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于快速成型領(lǐng)域。將一種液態(tài)光敏樹脂倒入大容器中，在容器里放臵一個(gè)升降平臺(tái)，容器上方的紫外激光器根據(jù)計(jì)算機(jī)指令照射液面，所到之處，材料會(huì)發(fā)生光聚合反應(yīng)，迅速從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，當(dāng)一層打印完成后，未被照射的地方仍保持液態(tài)，此時(shí)在液面以下0.05毫米-0.15毫米的升降平臺(tái)會(huì)下降一層，激光器開始打印第二層。這個(gè)過程不斷重復(fù)，直到整個(gè)物件制造完畢。這項(xiàng)立體光刻(SLA)技術(shù)就是最早的3D打印。3D打印不需要模具，可以直接進(jìn)行樣品原型制造，因而大大縮短了從圖紙到實(shí)物的時(shí)間。任何形狀復(fù)雜的零件，都可以被分解為一系列二維制造的疊加。這種快速制造的理念還衍生出多種不同的技術(shù)類型，除了SLA，常見的有熔融沉積造型(FDM)、選擇性激光燒結(jié)(SLS)、三維打印(3DP)等，其基本工作原理都是逐層增加材料，最終形成物件，因此，這些技術(shù)都被通俗地稱作3D打印。許多種“耗材”都可使用3D打�。荷匙印⑷嗽煜鹉z、塑料、金屬，甚至生物材料；3D打印的應(yīng)用范圍已經(jīng)滲入生物醫(yī)療、航空、汽車、工業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)行業(yè)，且仍在不斷拓寬。3D打印技術(shù)通過對(duì)金屬材料的燒結(jié)或熔化，直接生成出金屬零部件的發(fā)展趨勢(shì)，讓傳統(tǒng)制造業(yè)感受到巨大壓力�！叭绻诮饘俨牧仙系�

到廣泛應(yīng)用，3D打印就可能引領(lǐng)新一輪工業(yè)革命。”

3D打印技術(shù)主要基于三種基本方法：第一種，3D打印機(jī)通過擠壓打印噴頭來形成鑄件或半液體材料。最常見的方法是擠壓不斷流出的熱塑性材料，這種熱塑性材料在離開打印噴頭的時(shí)候迅速凝固成型。其它基于擠壓的3D打印方法有輸出熔化的金屬或擠壓巧克力、奶酪、蛋糕糖霜（糖粉）等來形成3D作品。甚至有一些試驗(yàn)性的3D打印機(jī)通過計(jì)算機(jī)控制輸出流動(dòng)的液態(tài)混凝土，將來也許整座建筑物都可以是3D打印的。第二種，3D打印機(jī)通過使一種不常見的被稱作“感光性樹脂”的液體變成固體從而形成物體層，這種液體暴露于激光或其它光源中時(shí)會(huì)變硬。一些有光聚功能的3D打印機(jī)在液體的感光樹脂罐中使其形成物體層。有些3D打印機(jī)噴射出一個(gè)單獨(dú)的液體層，然后在下一層被打印出來之前利用紫外線光使之形成固態(tài)。一些基于后者打印技術(shù)的3D打印機(jī)可以混合許多不同的感光樹脂，并將它們同時(shí)變成固態(tài)，所以這些打印機(jī)可以打印一件由不同材質(zhì)組成的多材料模型。例如，Stratasys公司制造的一款名為Connex的最新打印機(jī)可以同時(shí)打印出由14種不同材料做成的模型。這些材料的范圍從不同透明度和顏色的硬塑料到質(zhì)地較軟的橡膠類化合物。第三種，3D打印硬件通過逐層粘合一種不常見的精細(xì)粉末來制作模型。這種“顆粒狀材料的粘合”既可以通過噴射液體膠水或粘合每一粉末層達(dá)到，又可以通過激光

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