3D打印原理
使用3D打印機(jī)就像打印一封信：輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺(tái)噴墨打印機(jī)上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在3D打印時(shí)，軟件通過(guò)電腦輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD）完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機(jī)上，后者會(huì)將連續(xù)的薄型層面堆疊起來(lái)，直到一個(gè)固態(tài)物體成型。3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料。 

堆疊薄層的形式有多種多樣。有些3D打印機(jī)使用“噴墨”的方式。例如，一家名為Objet的以色列3D打印機(jī)公司使用打印機(jī)噴頭將一層極薄的液態(tài)塑料物質(zhì) 噴涂在鑄模托盤上，此涂層然后被置于紫外線下進(jìn)行處理。之后鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆疊上來(lái)。另外一家總部位于美國(guó)明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一種叫做“熔積成型”的技術(shù)，整個(gè)流程是在噴頭內(nèi)熔化塑料，然后通過(guò)沉積塑料纖維的方式才形成薄層。

還有一些系統(tǒng)使用粉末微粒作為打印介質(zhì)。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤上形成一層極薄的粉末層，然后由噴出的液態(tài)粘合劑進(jìn)行固化。它也可以使用一種叫做“激光燒結(jié)”的技術(shù)熔鑄成指定形狀。這也正是德國(guó)EOS公司在其疊加工藝制造機(jī)上使用的技術(shù)。而瑞士的ARCam公司則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒。以上提到的這些僅僅是許多成型方式中的一部分。

當(dāng)遇到包含孔洞及懸臂這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)，介質(zhì)中就需要加入凝膠劑或其他物質(zhì)以提供支撐或用來(lái)占據(jù)空間。這部分粉末不會(huì)被熔鑄，最后只需用水或氣流沖洗掉支 撐物便可形成孔隙。如今可用于打印的介質(zhì)種類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。有些打印機(jī)還能結(jié)合不同介質(zhì)，令打印出來(lái)的物體一頭堅(jiān)硬而另 一頭柔軟。

科學(xué)家們正在利用3D打印機(jī)制造諸如皮膚、肌肉和血管片段等簡(jiǎn)單的活體組織，很有可能將有一天我們能夠制造出像腎臟、肝臟甚至心臟這樣的大型人體器官。如 果生物打印機(jī)能夠使用病人自身的干細(xì)胞，那么器官移植后的排異反應(yīng)將會(huì)減少。人們也可以打印食品，比如康奈爾大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)成功打印出了杯形蛋糕。幾 乎所有人都相信，食品界的殺手級(jí)應(yīng)用將是能夠打印巧克力的機(jī)器。

3D打印的發(fā)展前景
3D打印被用作《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志封面，主題為《看制造業(yè)新技術(shù)如何改變世界》，詳細(xì)介紹了3D打印的歷史和發(fā)展，可見人們對(duì)于3D打印成為一項(xiàng)可以改變世界的影響力日益關(guān)注?；仡?011年，3D打印市場(chǎng)并購(gòu)整合成為主流，業(yè)內(nèi)主流3D打印公司完成了大規(guī)模收購(gòu)，建立未來(lái)3D打印全方位服務(wù)平臺(tái)，以拓展更廣的用戶與合作伙伴群及聯(lián)合研發(fā)更多適合市場(chǎng)推廣的產(chǎn)品。

而3D打印的價(jià)值體現(xiàn)在想象力馳騁的各個(gè)領(lǐng)域，3D打印正讓“天馬行空”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;腳踏實(shí)地”的可能，人們利用3D打印為自己所在的領(lǐng)域貼上了個(gè)性化的標(biāo)簽。人們紛紛展示了如何3D打印馬鈴薯、巧克力、小鎮(zhèn)模型，甚至擴(kuò)展到用3D打印汽車和飛機(jī)。3D打印行業(yè)的發(fā)展猶如其定義本身，始終凸顯著“創(chuàng)新突破”這一關(guān)鍵特質(zhì)。

創(chuàng)新突破1：3D打印應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展延伸
3D打印的優(yōu)勢(shì)在2011年被充分應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，利用3D打印進(jìn)行生物組織直接打印的概念日益受到推崇。比較典型的包括Open3DP創(chuàng)新小組宣布3D打印在打印骨骼組織上的應(yīng)用獲得成功，利用3D打印技術(shù)制造人類骨骼組織的技術(shù)已經(jīng)成熟；哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一個(gè)研究小組則成功研制了一款可以實(shí)現(xiàn)生物細(xì)胞打印的設(shè)備；另外，3D打印人體器官的嘗試也正在研究中。

隨著3D打印材料的多樣化發(fā)展以及打印技術(shù)的革新，3D打印不僅在傳統(tǒng)的制造行業(yè)體現(xiàn)出非凡的發(fā)展?jié)摿?，同時(shí)其魅力更延伸至食品制造、服裝奢侈品、影視傳媒以及教育等多個(gè)與人們生活息息相關(guān)的領(lǐng)域。

創(chuàng)新突破2：3D打印速度、尺寸及技術(shù)日新月異
在速度突破上，2011年，個(gè)人使用3D打印機(jī)的速度已突破了送絲速度300mm每秒的極限，達(dá)到350mm每秒。在體積突破上，3D打印機(jī)體積為適合不同行業(yè)的需求，也呈現(xiàn)“輕盈”和“大尺寸”的多樣化選擇。目前已有多款適合辦公室打印的小巧3D打印機(jī)，并在不斷挑戰(zhàn)“輕盈”極限，為未來(lái)進(jìn)入家庭奠定基礎(chǔ)。

在Vienna University of Technology的一個(gè)研究項(xiàng)目中，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了迄今為止世界上最小的3D打印設(shè)備，并且降低了打印設(shè)備的制造成本，也有望未來(lái)進(jìn)駐家庭。 在“大尺寸”領(lǐng)域，在德國(guó)的3D打印公司發(fā)布了4000x2000x1000mm尺寸的3D打印機(jī)，該款大尺寸3D打印機(jī)使打印大尺寸部件一次成型成為可能。

3D打印技術(shù)日新月異，在2011年Lexus對(duì)外發(fā)布了新3D打印技術(shù)，該技術(shù)基于高科技循環(huán)編織技術(shù)，使用激光進(jìn)行3D打印， 能夠以編織的方式制作復(fù)雜的3D模型。

利用3D打印技術(shù)改善藝術(shù)及生活的例子屢見不鮮。例如荷蘭時(shí)尚設(shè)計(jì)師IRIS van Herpen 展示了它的服裝設(shè)計(jì)作品，這些服裝作品全部使用3D打印機(jī)一次成型。通過(guò)3D打印技術(shù)制造的服裝，突破了傳統(tǒng)服裝剪裁的限制，幫助設(shè)計(jì)師完整地展現(xiàn)其靈感。而在Cornell大學(xué)的一個(gè)項(xiàng)目中，研究團(tuán)隊(duì)制造了一臺(tái)3D打印機(jī)用于打印食物，展現(xiàn)了烹調(diào)的獨(dú)特方式。其優(yōu)勢(shì)在于能夠精確控制食物內(nèi)部材料分布和結(jié)構(gòu)，將原本需要經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的精細(xì)烹調(diào)轉(zhuǎn)換為電子屏幕前的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。

創(chuàng)新突破3：設(shè)計(jì)平臺(tái)革新
基于3D打印民用化普及的趨勢(shì)，3D打印的設(shè)計(jì)平臺(tái)正從專業(yè)設(shè)計(jì)軟件向簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)應(yīng)用發(fā)展，其中比較成熟的平臺(tái)有基于WEB的3D設(shè)計(jì)平臺(tái)——3D Tin，另外，微軟、谷歌以及其他軟件行業(yè)巨頭也相繼推出了基于各種開放平臺(tái)的3D打印應(yīng)用，大大降低了3D設(shè)計(jì)的門檻，甚至有的應(yīng)用已經(jīng)可以讓普通用戶通過(guò)類似玩樂(lè)高積木的方式設(shè)計(jì)3D模型。

最新研究成果
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，3D打印機(jī)曾用于制造一些機(jī)械零部件和小玩具，但是目前，美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)工程系的研究人員采用最新的3D打印技術(shù)制造了一架無(wú)人飛機(jī)，機(jī)翼寬6.5英尺（約合1.9米），巡航時(shí)速達(dá)到45英里（約合72千米）。

這個(gè)飛機(jī)是由美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)工程系學(xué)生研制的，它的機(jī)翼寬6.5英尺，是由打印零件裝配構(gòu)成。今年8月和9月初，研究小組在弗吉尼亞州米爾頓機(jī)場(chǎng)附近進(jìn)行了4次飛行測(cè)試，這是迄今第三架用于建造飛行的3D打印飛機(jī)，巡航速度可達(dá)到45英里/小時(shí)。

美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)工程師大衛(wèi)-舍弗爾稱，3D打印技術(shù)現(xiàn)已證實(shí)是應(yīng)用于教導(dǎo)學(xué)生的一種寶貴工具。據(jù)悉，他和工程系學(xué)生史蒂芬-伊絲特和喬納森-圖曼共同建造這架3D飛機(jī)。

舍弗爾稱，五年前為了設(shè)計(jì)建造一個(gè)塑料渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)需要兩年時(shí)間，成本大約25萬(wàn)美元。但是使用3D技術(shù)，我們?cè)O(shè)計(jì)和建造這架3D飛機(jī)僅用4個(gè)月時(shí)間，成本大約2000美元。這將創(chuàng)建一個(gè)前所未有的飛行教學(xué)平臺(tái)。

問(wèn)題與瓶頸
3D打印機(jī)帶來(lái)的變革不僅僅是正面的，還有負(fù)面的，不過(guò)不必太過(guò)擔(dān)心，人類的發(fā)展總是伴隨著雙刃寶劍披荊斬浪沖刺前進(jìn)的。如果我們抱著全是消極的態(tài)度只“堵”不“疏”，那么社會(huì)與技術(shù)就不會(huì)發(fā)展，“人類一犯愁，上帝會(huì)發(fā)笑”，何必自我煩惱，先讓我們歷數(shù)這個(gè)制造利器所帶來(lái)的負(fù)面作用吧（按危害順序及目前技術(shù)上實(shí)現(xiàn)的可能性排列）。

1.安全隱患：前不久一個(gè)狂人的大膽想象用3D打印機(jī)去制造實(shí)踐，著實(shí)讓人大大捏了一把冷汗，槍械機(jī)件的數(shù)碼模型十分容易傳播的÷，也許一個(gè).STL文件帶上U盤就能讓萬(wàn)能制造機(jī)吞吐出極具殺傷性武器，這一點(diǎn)真希望3D打印機(jī)不要那么萬(wàn)能啊。

2.盜版問(wèn)題：萬(wàn)能的拷貝和萬(wàn)能的復(fù)制功能讓靠智慧吃飯的人士再次擔(dān)憂，從信息共享時(shí)代就吃盡苦頭的創(chuàng)作人士找了好久才摸索到了盈利機(jī)制，如今3D來(lái)了，新形勢(shì)下，人們?cè)俅螌⒚媾R新的版權(quán)問(wèn)題。呵呵，也許利好電子錢包的發(fā)展－－因?yàn)椴噬珡?fù)印機(jī)解決不了的防偽問(wèn)題，3D打印輕而易舉就“打印”實(shí)現(xiàn)了。

3.資源消耗增加，環(huán)境問(wèn)題：環(huán)境保護(hù)者要特別頭痛了，在自由想像與創(chuàng)造欲望的驅(qū)動(dòng)下，隨心所欲地涂鴉將帶來(lái)災(zāi)難性的后果，耗材廠商要樂(lè)了，而模型設(shè)計(jì)軟件將分支出與結(jié)構(gòu)優(yōu)化與耗材壓縮相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，盡可能減少材料使用但能強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。

4.道德與倫理：2D平面時(shí)代，偷拍、艷照已經(jīng)足夠令人恐慌，如今3D時(shí)代來(lái)臨，在港產(chǎn)3D情欲影片的引領(lǐng)下，人們更應(yīng)當(dāng)做好屏蔽與自我保護(hù)，偷透掃、偷拍、平面照片直接轉(zhuǎn)為3D等高科技的民用化將讓人們防不勝防－－透視掃描一個(gè)人體簡(jiǎn)直就是秒殺，這不，前階段機(jī)場(chǎng)透視安檢引起的個(gè)人隱私問(wèn)題已招人反對(duì)，應(yīng)當(dāng)憂慮，打印人像嫁接PS（PrintingShop）不雅照成為網(wǎng)購(gòu)熱賣，一個(gè)電子郵件就能傳播出一具具某明星臉的充氣娃娃做宅男閨蜜的現(xiàn)象出現(xiàn)。

5.設(shè)計(jì)海洋：創(chuàng)意疲勞將很快出現(xiàn)，信馬由韁積極濫造，前仆后繼地個(gè)性化展示反而讓人們有了新的審美需求，類似谷歌那樣的信息海洋指南必將出現(xiàn)，幫助人們搜尋出最實(shí)用符合要求的產(chǎn)品。某種程度的“審美倒退”其實(shí)是對(duì)優(yōu)秀設(shè)計(jì)有了更高需求－－人們反而更加注重簡(jiǎn)約性和實(shí)用性結(jié)合的設(shè)計(jì)，尤其功能與巧思絕妙結(jié)合設(shè)計(jì)的商品更能得到關(guān)注，人們?cè)敢鉃榇烁跺X。這與2D時(shí)代誰(shuí)都能照相，但取材與視點(diǎn)絕對(duì)需要天賦，一個(gè)道理。

6.怪異變?cè)烊嘶蛉嗽烊顺霈F(xiàn)：人獸更加難辨、雌雄更加難分。醫(yī)學(xué)上往有益應(yīng)用，比如像醫(yī)學(xué)修復(fù)、整形，骨植、義肢等等無(wú)疑能幫助人們擺脫疾病與殘疾的困擾。但邪惡的想象一定會(huì)讓人類生出惡魔的翅膀，打印出零件組合成功能模塊，結(jié)合核心驅(qū)動(dòng)或智能芯片，鋼鐵俠絕不會(huì)是科幻影片主角。當(dāng)優(yōu)秀自然的人種成為稀缺，星球變成阿凡達(dá)，人之發(fā)膚，受之父母，你愿意選擇哪種？

7.動(dòng)物的浩劫，是進(jìn)化還是毀滅？也許上面的第6點(diǎn)在人類方面有所收斂，但在動(dòng)物身上一定變本加厲地出現(xiàn)，邪惡的動(dòng)物變?cè)欤褎?dòng)物變成人類，超越人類，人類社會(huì)若果進(jìn)入猿人星球，是3D時(shí)代的生態(tài)？

8.打印食品，是更加可口富于營(yíng)養(yǎng)還是破壞口味，這是蘿卜青菜各有所需的問(wèn)題，反正大多數(shù)人是不會(huì)選擇吃打印成蟑螂、老鼠的美味食品。

9.果然是先有盾再有矛，白領(lǐng)痛恨的殺手“打卡機(jī)”將掃進(jìn)歷史垃圾，無(wú)論是掌紋、虹膜、眼底還是面部識(shí)別都將被3D打印這只“利矛”逐一破解。

10.藝術(shù)品收藏：先善意提醒各位，當(dāng)贗品泛濫充斥時(shí)、真品就彌顯珍貴了，趁現(xiàn)在高位收藏還來(lái)得及。3D打印讓文物制造者有了更好的工具。舉例說(shuō)：油畫耗材的出現(xiàn)，只要做油畫表面的精細(xì)掃描，輕易就能一比一打印出一件藝術(shù)品。有人也許從各種角度反駁，你應(yīng)當(dāng)考慮這種可能性，也許在某一個(gè)角落，就已經(jīng)有人已經(jīng)調(diào)好顏料，打算用電子商場(chǎng)買來(lái)的2D噴墨打印機(jī)逐層細(xì)打?qū)崿F(xiàn)以上所設(shè)想的。

主要代表品牌
Stratasys、3D Systems、Objet、Z Corporation等等。