人類從蒸汽時(shí)代(第一次工業(yè)革命)到電氣時(shí)代(第二次工業(yè)革命)，再到科技時(shí)代(第三次工業(yè)革命)，已經(jīng)走過近300年的滄桑歷程。如今，實(shí)物的出品或出產(chǎn)已經(jīng)突破傳統(tǒng)觀念上的制作或制造，那就是“3D打印”。說實(shí)話如果買的起的話，誰不想弄一臺(tái) 3D 打印機(jī)回家玩玩呢?但現(xiàn)實(shí)是其高高在上的價(jià)格難免會(huì)讓許多人卻步。日前，Solidoodle 推出了全新的第二代 Solidoodle 3D 打印機(jī)，4月中旬開始預(yù)售，最低端的配置竟然只賣 499 美元(約合人民幣 3140 元)，最高配的版本也不過是在這個(gè)基礎(chǔ)上加上 99 美元(約合人民幣 620 元)。下面我們一起來了解一下3D打印技術(shù)的神奇。
3D打印原理
3D打印是添加劑制造技術(shù)的一種形式，在添加劑制造技術(shù)中三維對(duì)象是通過連續(xù)的物理層創(chuàng)建出來的。3D打印機(jī)相對(duì)于其他的添加劑制造技術(shù)而言，具有速度快，價(jià)格便宜，高易用性等優(yōu)點(diǎn)。3D打印機(jī)就是可以“打印”出真實(shí)3D物體的一種設(shè)備，功能上與激光成型技術(shù)一樣，采用分層加工、迭加成形，即通過逐層增加材料來生成3D實(shí)體，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)完全不同。稱之為“打印機(jī)”是參照了其技術(shù)原理，因?yàn)榉謱蛹庸さ倪^程與噴墨打印十分相似。
最近幾年，3D打印機(jī)的價(jià)格已經(jīng)能讓中小企業(yè)負(fù)擔(dān)的起，從而使得重工業(yè)的原型制造環(huán)節(jié)進(jìn)入辦公環(huán)境完成，并且可以放入不同類型的原材料進(jìn)行打印。
Dimension uprint 個(gè)人3D打印機(jī)
世界上最小的3D打印機(jī)
Solidoodle 3D 打印機(jī)
因?yàn)榭焖俪尚图夹g(shù)在市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位，3D打印機(jī)在生產(chǎn)應(yīng)用方面有著巨大的潛力。3D打印技術(shù)在珠寶首飾、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、汽車、航天、牙科及醫(yī)療方面都能得到廣泛的應(yīng)用。
每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴(kuò)散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會(huì)迅速固化黏結(jié)，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實(shí)體模型將會(huì)被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。
打印耗材由傳統(tǒng)的墨水、紙張轉(zhuǎn)變?yōu)槟z水、粉末，當(dāng)然膠水和粉末都是經(jīng)過處理的特殊材料，不僅對(duì)固化反應(yīng)速度有要求，對(duì)于模型強(qiáng)度以及“打印”分辨率都有直接影響。目前的3D打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)600dpi分辨率，每層厚度只有0.01毫米，即使模型表面有文字或圖片也能夠清晰打印。當(dāng)然受到噴打印原理的限制，打印速度勢(shì)必不會(huì)很快，目前較先進(jìn)的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí)25毫米高度的垂直速率，相比早期產(chǎn)品有10倍提升，而且可以利用有色膠水實(shí)現(xiàn)彩色打印，色彩深度高達(dá)24位。
由于打印精度高，打印出的模型品質(zhì)自然不錯(cuò)。除了可以表現(xiàn)出外形曲線上的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)部件也不在話下。如果用來打印機(jī)械裝配圖，齒輪、軸承、拉桿等都可以正?；顒?dòng)，而腔體、溝槽等形態(tài)特征位置準(zhǔn)確，甚至可以滿足裝配要求，打印出的實(shí)體還可通過打磨、鉆孔、電鍍等方式進(jìn)一步加工。同時(shí)粉末材料不限于砂型材料，還有彈性伸縮、高性能復(fù)合、熔模鑄造等其它材料可供選擇。
不過，雖然3D打印機(jī)價(jià)格在不斷降低，很多廠商、設(shè)計(jì)院、大學(xué)等都開始或準(zhǔn)備配備，但產(chǎn)品價(jià)格依然較高。3D Systems推出的新款I(lǐng)nVision LD入門級(jí)桌面型產(chǎn)品價(jià)格為1.59萬美元，而Z Corporation出品的中端型號(hào)Z510要價(jià)10萬美元。好在3D打印機(jī)的耗材成本并不夸張，例如打印手機(jī)模型，大概花費(fèi)20美元材料費(fèi)，比起其它成型技術(shù)成本要低得多。
3D打印改變生活
眼下，“3D”這個(gè)概念可謂在全球火得一塌糊涂。近期英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志封面文章，就介紹了3D領(lǐng)域又一前瞻性產(chǎn)品——3D打印機(jī)(3D printers)，稱之為改變未來世界新的創(chuàng)造性科技。其封面照片上那把用3D打印機(jī)打印出來、可演奏美妙音樂的小提琴，更是引起人們無限的遐想。
根據(jù)3D打印機(jī)的原理，只要電腦能設(shè)計(jì)出產(chǎn)品，或是對(duì)原來的物體進(jìn)行360度的掃描，打印機(jī)就能夠根據(jù)圖紙把它制作出來。如2010年9月網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)的一個(gè)視頻，說的就是“日本3D打印機(jī)問世，立體物瞬間復(fù)制”。在視頻中，科技人員將石膏粉注入3D打印機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)復(fù)制了一個(gè)哈密瓜，無論顏色、紋路、大小都和原來那個(gè)一模一樣。日本藝人在綜藝節(jié)目上還測(cè)試用3D打印機(jī)制造人臉模型，其相似程度也讓現(xiàn)場(chǎng)來賓驚呼連連。3D打印機(jī)的出現(xiàn)，讓從前科幻電影中出現(xiàn)的畫面真的成了現(xiàn)實(shí)。
3D打印機(jī)“打印”出來的食物
只要能想象出來的東西，3D打印機(jī)幾乎都能打印出來。這極大地滿足了人們想將平面圖像制作成立體實(shí)物的愿望，刺激了人們無限的想象力。
3D打印機(jī)制作出來的衣物
3D打印機(jī)制作出來的人體器官
世界首款3D打印機(jī)制造的汽車
3D打印機(jī)制造的建筑
麻省理工學(xué)院研究人員使用3D打印機(jī)成功“打印”出一支長(zhǎng)笛
3D打印機(jī)制造的飛機(jī)
英國(guó)《每日電訊報(bào)》2009年8月曾報(bào)道，英國(guó)數(shù)碼成形公司現(xiàn)階段正向大型企業(yè)推銷3D打印機(jī)。該公司的薩瓦什·馬赫達(dá)維博士對(duì)記者說，3D打印技術(shù)可以改變?cè)O(shè)計(jì)方式。比如，商店安裝3D打印機(jī)，顧客可以自己設(shè)計(jì)首飾甚至衣服和鞋子，自己定制形狀、顏色和材質(zhì)，然后再打印出想要的東西。這既能使顧客免除遍尋不著的苦惱，還使得每一件商品更具獨(dú)特性。
有人說，以后木匠工作時(shí)，只需要帶一臺(tái)3D打印機(jī)就可以喝茶看報(bào)紙去了。3D打印機(jī)更是開車族的福音，它能快速打印出各種汽車零部件，免去上維修店修車的麻煩。此外，3D打印機(jī)某一天也會(huì)進(jìn)入醫(yī)院。自2009年瑞士科學(xué)家首次用3D打印機(jī)復(fù)制人體骨骼后，加拿大科學(xué)家隨后也宣布研制成功“骨骼打印機(jī)”?？梢栽O(shè)想，既然3D打印機(jī)能精確地噴出人造骨，那么我們以后看牙醫(yī)，人造牙不是唾手可得嗎?
由此可見，隨著未來科技的發(fā)展，普通人擁有一臺(tái)符合自己需求的3D打印機(jī)已不是夢(mèng)想。不久的將來，食物打印機(jī)極有可能入主年輕人的廚房，無論是做蛋糕、做菜，還是情人節(jié)的浪漫大餐，只需幾分鐘就能輕松搞定。省時(shí)省力，干凈衛(wèi)生，而且可以定量進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)搭配。家里的餐具也不用買，樹脂碗盤可以隨意打印出來。
不喜歡逛街的男士可以將自己或家人的外形掃描，打印出合適的衣服;姑娘可以隨心所欲設(shè)計(jì)首飾、箱包和鞋襪，然后打印出來;孩子的玩具也可以自己設(shè)計(jì)、自己制造;蠟像也不是名人的專利了，普通人也可以驕傲地復(fù)制自己的光輝形象。
3D打印可能致使盜版機(jī)率大增
《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》的文章指出，3D打印機(jī)讓資本和工作重組，同時(shí)也有可能涉及到知識(shí)產(chǎn)權(quán)。如同音樂作品一樣，數(shù)字文件更容易復(fù)制和擴(kuò)散。新玩具、新鞋子的設(shè)計(jì)構(gòu)想一旦流入互聯(lián)網(wǎng)，被盜版的幾率大增。
正因?yàn)槿绱耍邢拗剖褂?D打印機(jī)，以及明確IP地址法律定位的呼聲一直存在。矛盾在于，如果對(duì)3D打印工藝收緊，有可能阻礙創(chuàng)新;如果放松現(xiàn)行監(jiān)管法律，則是在鼓勵(lì)盜版。為此，法律界人士正在急切地尋找可行的對(duì)策。
該文還說，如同前人無法預(yù)料1750年的蒸汽機(jī)、1450年的印刷術(shù)，還有1950年的半導(dǎo)體對(duì)人類進(jìn)步所帶來的影響，我們也無法預(yù)見3D打印技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)影響。但這項(xiàng)新的技術(shù)已經(jīng)向我們走來，而且有可能顛覆其所涉及的所有領(lǐng)域。因而公司、監(jiān)管者、企業(yè)經(jīng)營(yíng)者從現(xiàn)在開始，應(yīng)該對(duì)它的應(yīng)用做認(rèn)真的思考。
結(jié)語：
沒人預(yù)料到1450年產(chǎn)生的打印機(jī)、1750年的蒸汽機(jī)及1950年的晶體管等新技術(shù)帶來的深遠(yuǎn)影響，同樣沒人可以預(yù)測(cè)3D打印技術(shù)的廣泛影響力。3D打印技術(shù)來勢(shì)洶洶，很可能打亂所接觸到的每個(gè)領(lǐng)域。盡管3D打印技術(shù)在短期內(nèi)就會(huì)劃分出在此應(yīng)用上的勝利者和失敗者，但長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，它必將擴(kuò)大整個(gè)打印行業(yè)的版圖，也必將迅速擴(kuò)展人們的想象力。
