3D打印技术与我们的关系

　　[摘 要]3D打印思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广，3d打印已经成为了方便人们生活的一种技术，在日常生活中，不论是小到玩具，模型，还是大到医学，航天，这门技术都融入了我们的生活之中。3D打印机又称三维打印机（3DP），是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。简单来说，3d打印技术就是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
　　[关键词]3d打印；数字模型；构造物体
　　中图分类号：S383 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）24-0079-01
　　一、技术原理
　　日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。
　　二、打印过程
　　先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。
　　三、基本内容
　　3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
　　设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。
　　三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样），要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：先用当前的三維打印机打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。
　　有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物，比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西（如可溶的东西）作为支撑物。
　　四、限制因素
　　经济的限制3D打印技术需要承担的花费是高昂的。第一台3D打印机的售价为1万5。如果想要普及到大众，降价是必须的，但又会与成本形成冲突。每一种新技术诞生初期都会面临着这些类似的障碍，但相信找到合理的解决方案3D打印技术的发展将会更加迅速，就如同任何渲染软件一样，不断地更新才能达到最终的完善。
　　材料的限制——虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印，但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外，打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则材料依然会是3D打印的一大障碍。
　　机器的限制——3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平，几乎任何静态的形状都可以被打印出来，但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。这个困难对于制造商来说也许是可以解决的，但是3D打印技术想要进入普通家庭，每个人都能随意打印想要的东西，那么机器的限制就必须得到解决才行。
　　五、未来前景
　　3d打印技术在海军、舰艇、航天、医学领域、房屋建筑、汽车行业等领域等起到了不可代替的作用，在海军，舰艇，航天领域中，可以用此技术打印一些重要零件，加快进程，降低成本；在医学领域中，可以打印人体一些器官，用来治疗疾病；在房屋建筑方面，用此技术可以打印房屋模型，能够快速，精确地满足当下需求；在汽车行业，此技术更是达到了打印汽车大部分零件的需求，大大提高了制作汽车的速度。此技术在未来一定也会在这些领域起到至关重要的作用。
　　参考文献
　　[1] 吕鉴涛.3D打印原理技术与应用[J].人民邮电出版社[2017-04].
　　[2] 徐丽莉.你所不知的“3D打印”[J].人民网[2013-11-11].
　　[3] 胡迪·利普森梅尔芭·库曼.3D打印：从想象到现实[J].中信出版社[2013-04].
　　[4] 中国机械工程学会.3D打印：打印未来[J].中国科学技术出版社[2013-06].
　　[5] 徐旺.3D打印：从平面到立体[J].清华大学出版社[2014-06].

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