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3D印刷的溯源

2013-01-24 10:48 來源：cpp114 整理/喻小嘜責(zé)編：喻小嘜

摘要：: 說起3D印刷，很多行業(yè)人士的第一反應(yīng)應(yīng)該就是將圖片分離成不同角度的紅藍(lán)兩張圖片，然后將這兩張圖片不完全套印在一起，用特殊的眼鏡觀看從而營造一種3D的視覺效果；或者說將圖片經(jīng)過特殊處理后，直接印刷在特制的光柵版上，在裸眼的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)3D的視覺效果。

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　　【CPP114】訊：說起3D印刷，很多行業(yè)人士的第一反應(yīng)應(yīng)該就是將圖片分離成不同角度的紅藍(lán)兩張圖片，然后將這兩張圖片不完全套印在一起，用特殊的眼鏡觀看從而營造一種3D的視覺效果；或者說將圖片經(jīng)過特殊處理后，直接印刷在特制的光柵版上，在裸眼的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)3D的視覺效果。但是我們這里提到的3D印刷（3D print），與前兩者無關(guān)，或者說已經(jīng)脫離了印刷的概念。《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志稱，這種全新的3D印刷，或者我們應(yīng)該稱其為3D打印，以及以其為代表的數(shù)字化、智能化制造以及新型材料的應(yīng)用，將推動實(shí)現(xiàn)“第三次工業(yè)革命”。

    揭開3D打印工作原理

    使用打印機(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，軟件通過電腦輔助設(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，后者會將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個固態(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。另外一家總部位于美國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)，整個流程是在噴頭內(nèi)熔化塑料，然后通過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，介質(zhì)中就需要加入凝膠劑或其他物質(zhì)以提供支撐或用來占據(jù)空間。這部分粉末不會被熔鑄，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，食品界的殺手級應(yīng)用將是能夠打印巧克力的機(jī)器。

    3D打印的價(jià)值體現(xiàn)在想象力馳騁的各個領(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)。

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