何为3D打印技术

传统打印机打印出的是图纸，3D打印机打印出的正是各种实物模型。3D打印技术发明于上世纪80年代，但它并不是高科技实验室的产物，而是来自一位父亲的家用工作室。目前全球大3D打印设备商是美国的Stratasys，其创始人斯科特·克伦普在1988年为他女儿做一个玩具青蛙，学过机械工程、做过焊接工作的克伦普决定把聚乙烯、烛蜡混合物装进喷胶***，一层一层堆叠做出青蛙形状，Stratasys3D打印技术FDM(熔融沉积成型)正是由此发展而来。

3D打印特点

3D打印技术对于生产者来说，可大幅降低生产成本，提高原材料和能源的使用效率，减少对环境的影响，它还使消费者能根据自己的需求量身定制产品3D打印机既不需要用纸，也不需要用墨，而是通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术，使特定金属粉或者记忆材料熔化，并按照电子模型图的指示一层层重新叠加起来，终把电子模型图变成实物。其优点是大大节省工业样品制作时间，且可以“打印”造型复杂的产品。因此许多专家认为，这种技术代表制造业发展新趋势。

3D打印原理

3D打印是添加剂制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的。3D打印机相对于其他的添加剂制造技术而言，具有速度快，价格便宜，高易用性等优点。

3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为“打印机”是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。随着这项技术的不断进步，我们已经能够生产出与原型的外观、感觉和功能极为接近的3D模型。说的简单一点，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切“成无数叠加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。使用3D打印机就像打印一封信：轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D打印时，软件通过电脑辅助设计技术(CAD)完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。

3D打印机应用

3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。以色列的Objet公司认为，3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。

3D打印机价格

任何一款新设备要推广普及，必须拥有一个亲民的价格，这也正是3D打印机难以走入家庭的重要原因。早的Stratasys3D打印机每台售价高达13万美元，别说家庭用户，就连企业用户也对这个售价高昂的新家伙无人问津，Stratasys在成立三年后才卖出自己的一台3D打印机。

经过20多年的发展，如今3D打印机早已不是当初的价格，虽然一些用于工业设计、精密程度非常高的3D打印机价格仍然不菲，但作为普通设计公司乃至家庭用户使用的桌面式3D打印机，国外品牌售价基本在2万-5万元不等，而国产3D打印机售价已经来到万元以下。

3D打印机未来有望热销

Stratasys中国区总经理汪祥艮介绍，3D打印机主要有四个方面的应用：一是概念模型，艺术家搞概念的东西，形状、外体什么样;二就是结构和外观的测试或者是实验;三个是一些功能性的测试;四是直接制造。

过去的十几年里，3D打印技术的主要使用者是设计师、工程师和科学家，3D打印机可以帮助他们制造一次性的各种产品或模型。比如建筑设计师就可以把设计图上的原稿通过3D打印机做出建筑模型，而科学家甚至可以直接通过3D打印机来制作高科技产品，英国将3D打印拓展到人类胚胎干细胞范围。

打印金属部件，中国也行

《十二生肖》电影中，成龙通过专业设备将所扫描的铜像进行完美打印。现在扬州是使用光敏树脂材料，打印出来的产品毕竟是塑料的，而工业制造过程中，使用的绝大多数零配件是金属制成品。那么，3D打印技术能打印金属制品吗?

“国内刚刚研究成金属3D打印技术，是使用钛合金粉末作材料，使用激光打印机打印。而此项技术，以前也一直为外国人垄断。”据了解，国内中航重机不久前刚研制成功钛合金粉末激光3D打印技术，凭此项技术，中航重机获得了国家科学技术奖一等奖。

也能用其他不同材质

据袁刚介绍，目前支持3D打印的材料很多。简单说，不同公司生产的3D打印机会支持不同的材料，树脂、尼龙、石膏、塑料这些都是普遍使用的材料，随着业界研发的不断进步，支持钛、不锈钢或铝、铁金属材料的打印机也已经出现。

“但激光器要有足够的能量，且成本很高。”袁刚说，“不过我们若做金属零件一般采用激光制模和精密铸造联动，先用3D打印工艺做一个铸造模具，然后通过石蜡铸造工艺，生产出所需的金属物件。用这种工艺制造的金属零件的强度要比普通铸件强度高，制造成本也比直接打印金属零件要便宜得多。”

应用

前景广阔 问题犹存

想象一下，将来你家有这样一台打印机，需要杯子的时候，输入外形数据，就可以打印出一只你想要的杯子。

但是，“神笔马良”，并不是所有人都能做的。

困难一 耗材较贵

耗材比较贵，如果是进口的设备，国外会控制材料，也就是说，买他们的设备一定要搭配耗材。常用的耗材一般有尼龙、光敏树脂、金属等，便宜的尼龙也要几百元/公斤，而贵的光敏树脂、金属等耗材价格高达2000多元/公斤。

困难二 兼容性差

不单耗材，一台3D打印机只能用同类耗材，也制约了产业的发展。“快速制造国家工程研究中心扬州示范中心”这台3D打印机，只能用光敏树脂做耗材，这类3D打印机售价高达两百多万元，金属类的3D打印机售价更需要五六百万元。

困难三 家庭用户使用门槛高

记者采访了解到，目前家庭使用的3D打印机已经在市面上出现，但价格昂贵，对使用者知识要求较高，因此其进入普通家庭的门槛比较高。

一款“入门级”扫描设备价格都在十几万元以上，一台桌面级3D打印机也要两三万元。

袁刚告诉记者，3D打印技术在我国的应用主要在三个方面，一是高端应用，如航空航天产品，二是中端工业应用，如企业新产品开发。三是民用，如在医疗领域。北京等地已经出现了为大众服务的3D打印照相馆。目前扬州只有20家左右企业及个人前来利用3D打印。由于成本及知名度的原因，此项技术还未大规模推广开来。

名词解释

到底什么是3D打印?在“快速制造国家工程研究中心扬州示范中心”，现场的科技人员给记者进行了一回“科普”：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。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。

“我们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打印机只是打印材料有些不同。”袁刚介绍说，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”，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，终把计算机上的蓝图变成实物。

纸质模型制作中长使用的纸的类型除了波纹纸与硬纸板之外，还有以下几种类型：

卡纸。卡纸的规格很多，厚度也不一样，常见的有黑、白、灰三色。白卡纸的背面为灰色，两面质感完全不同，不仅有亮光、哑光之分，其纸质的细腻程度差别也很大。卡纸质地较为柔软，有一定的强度，常用于纸质各种纸盒，且三种颜色的适用性都很好，是制作中型尺寸纸结构非常好的材料之一。

照相纸。尤其适用于外表光洁度较高的纸模型以及各种表面的装饰。由于照相纸的表面极易刮伤，在粘连时要非常小心，不要用挥发性很强的胶液，以避免胶液对纸的腐蚀。

拷贝纸。通常在设计构成作业中使用拷贝纸构图，而在纸质模型制作中，拷贝纸也有特别的用途，它柔软、轻薄、感光且呈现出半透明的通透视觉效果，制作者可以利用拷贝纸的这些特点，结合其他纸质的色彩、花纹形成特有的视觉美感。

贴纸和色纸。贴纸和色纸几乎不用于塑形，而主要起到美化的作用。贴纸的种类十分繁多，模拟了现实生活中常见的各种材质和肌理，比如砖墙、瓷砖、地板、布艺、花纹等，制作者可以通过拼接、对比、组合等各种方式利用贴纸营造需要的表面效果。