3D打印技术(英语:3D printing),即快速成形技术的一种,它是一种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。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用(比如髋关节或牙齿,或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件。“3D打印技术”意味着这项技术的普及。
3D打印技术通常是采用数字技术材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长,其价格也正逐年下降。
该技术珠宝,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。
3D打印技术出现在上世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“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。这一技术如今在多个领域得到应用,人们用它来制造服装、建筑模型、汽车、巧克力甜品等。
三维设计
三维模型的分区
D打印的设计过程是:先通过计算机辅助设计(CAD)或计算机动画建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,从而指导打印机逐层打印。
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文件使用三角面来大致模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描来产生三维文件的扫描器,其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。
打印过程
打印机通过读取文件中的横截面信息,用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来,再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。
打印机打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米来计算的。一般的厚度为100微米,即0.1毫米,也有部分打印机如Objet Connex系列还有3D Systems' ProJet系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。 用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天,根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用3D打印的技术则可以将时间缩短为数个小时,当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。
传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品,而3D打印技术则可以以更快,更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的3D打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。
个人看来,3D打印的新趋势在于个人化,他的力量不在于颠覆一个行业,而是颠覆人们创造东西的能力。它并不能替代现在传统制造业的工业工艺。因为它有它的缺点:比如材料强度差,产出效率底,生产精度底等等,但是它能够很好的制作设计原型,大大帮助人们设计方法。
乔布斯在那个遗失的采访中讲过一个故事,他说他小时候在《科学人》杂志上读过一个图,测量地球上各种动物的运动效率,有熊,黑猩猩,浣熊,鸟,鱼等等,其中也包括人,秃鹫第一,而人类的表现只排在所有动物的三分之一左右。不过有另一个图描绘了人类骑上自行车以后,人类将秃鹫远远摔在了身后。这个故事让他记住:人类是工具创造者,我们创造工具来增强我们的能力。而个人拥有3D打印机,就相当于给了每个人一个可以创造事物的工具,这样的工具能够极大的提高个人的创造力。传统的流程由企业负责筹资aIhUaU.cOM,设计,生产,销售,推广的流程。也许新的流程是由个体设计,众人筹资,第三方厂家生产,通过网络营销和推广。这样将真正的创造力从企业的手中,转移到任何有才能的个体。所以说这是一次人类的又一次颠覆性革命。
3D打印推动个体创造性的难点在于如何让人们将自己的想法转化成电脑上的虚拟模型?如何在一个2D的空间里设计3D的模型?随便找一个正在学习建模的同学,就知道这一直是让人头痛的问题。现在电脑2D显示屏的本质就决定了很难直观的制作3D模型,也许以后有更好的方式建模型,也许是利用虚拟现实,也许是用3D扫描仪。
如今不论是北京还是硅谷,创业者都围绕着网络和软件,如果你听说一个人在创业,那么能想到的头几个词肯定是“电商”,“社交”,或者“移动互联网”。很多人认为未来的交互设计的会是这样的,几乎所有动作都是在一个玻璃屏幕上点来点去。而Bret Victor警醒人们,不要将未来局限在玻璃背后的屏幕上的指指点点,人的手的动作是非常的丰富,不只是简单的在玻璃屏幕上的点点画画。未来的交互变革在于人与每个实体之间的交互。