3D打印发展简史以及其打印工作原理

3D打印技术的胚芽源于18世纪西欧的雕塑艺术，19世纪在北美被重视。随着20世纪计算机和网络技术的发展，3D打印技术才真正诞生，并由于条件的成熟而得到飞速的发展；1986年，charleshull开发了第一台商业3D 印刷机；1993年，麻省理工学院获3D印刷技术专利；1995年，美国ＺＣｏｒｐ公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机；2005年，市场上首个高清晰彩色3D 打印机SpectrumZ510由ZCorp公司研制成功；2010年11月，世界上第一辆由3D 打印机打印而成的汽车Ｕｒｂｅｅ问世；2011年6月6日，发布了全球第一款3D打印的比基尼（泳衣，衬衫）；2011年7月，英国研究人员开发出世界上第一台3D 巧克力打印机；2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机；2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织；3D打印技术的本质在于个性化需求的创意设计理念。因而3D 打印技术的发展，体现了人性的完善和完美过程。

每一层的打印过程可分为两步：首先，在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。其次，是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结。在没有特殊胶水的区域仍然保持松散状态。这样，在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。

打印耗材由传统的墨水、纸张转变为特殊胶水、粉末，当然胶水和粉末都是经过处理的特殊材料，不仅对固化反应速度有要求，对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。３Ｄ打印技术能够实现600dpi分辨率，每层厚度只有０。０１ｍｍ，即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。比较先进的产品可以实现每小时２５ｍｍ高度的垂直速率，相比早期产品有１０倍提升，而且可以利用有色胶水实现彩色打印，色彩深度高达２４位。

由于打印精度高，打印出的模型品质自然不错。除了可以表现出外形曲线上的设计，结构以及运动部件也不在话下。如果用来打印机械装配图，齿轮、轴承、拉杆等都可以正常活动，而腔体、沟槽等形态特征位置准确，甚至可以满足装配要求，打印出的实体还可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。同时粉末材料不限于砂型材料，还有弹性伸缩、高性能复合、熔模铸造等其它材料，可供选择。

3Ｄ打印技术与传统的工业制造方法的最大区别：“增材制造”与“减材制造”。

３Ｄ打印机，顾名思义，用它打印出来的物品并非平面的纸张，而是一个立体固态物体。首先将一项设计物品通过３ＤＣＡＤ（３Ｄ计算机辅助设计）软件转化为３Ｄ数据，然后再根据这些数据进行逐层分切打印。在打印过程中，层层打印出来的切片会不断叠加，最终形成一个完整的立体物品。简单说来，３Ｄ打印就相当于做“加法”。

传统打印机与３Ｄ打印机最大的区别在于耗材不同——前者使用墨粉，后者使用的则是一些可以发生固化反应的材料，如树脂、塑料、陶瓷、金属等等。

传统的工业制造方法多是减材制造，即在整块材料的基础上去除多余部分，将剩下的部分制成产品。而作为“增材制造”的３Ｄ打印技术，则是按照设计图，精确制出每一层平面后再进行累加，所以在生产过程几乎不会产生任何废弃物。

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