1983年，美國發(fā)明家ChuckHall發(fā)明了世界上*臺3D打印機，采用立體光刻技術，但這一技術由于機器龐大和費用高昂，市場并沒有很快接受這個概念。但隨著更加便宜的3D打印技術（熔絲制造和選擇性激光燒結技術）被研發(fā)出來，在90年代有多個3D打印公司被創(chuàng)立，這項技術才有了更多的人力和資源來支持其的發(fā)展。

     35年前，3D打印只能夠打印簡單模型，而現(xiàn)在3D打印出來的人工關節(jié)，在2012年國內(nèi)就有患者裝上了，而家用的3D打印機在淘寶上也可以隨意購買。越來越普及的3D打印技術卻一直停留在模型和少數(shù)產(chǎn)品的制作階段，如果要進一步打開市場，3D打印需要進入制造業(yè)，給傳統(tǒng)的制造方式帶來一場方式上的革新。

   不同于傳統(tǒng)的制造業(yè)，3D打印的優(yōu)勢在于：不需要花大量的時間來制造生產(chǎn)磨具，產(chǎn)品從設計到生產(chǎn)周期短，可以造出傳統(tǒng)制造業(yè)造不出的復雜結構，對于原材料消耗小等。但相對于傳統(tǒng)的制造業(yè)，3D打印*后成品依舊面對著材料強度物理性能不達標，產(chǎn)品外觀不光滑，實際生產(chǎn)時間較長，成本高等缺陷。

   今天我們就著3D打印的三個大板塊：金屬打印，塑料打印，陶瓷玻璃打印，來分析一下3D打印這項科技目前的發(fā)展現(xiàn)狀和在制造業(yè)前景。

   金屬打�。狐c“粉”成“金”

   金屬打印目前主要以直接金屬激光燒結（DMSL）為主，通過用激光融化金屬顆粒來成型。在打印的時候激光掃過一層金屬粉末，激光高溫融化需要融化的粉末，形成2D圖像。當這一層金屬冷卻成型之后，機器鋪上另外一層顆粒，重復之前過程，*后形成3D形狀。

直接金屬激光燒結技術能夠打印出來較為復雜的結構，而且隨著金屬納米粉末制造技術的成熟，這一技術能實現(xiàn)較好的外觀和物理性能。但是由于這一技術的生產(chǎn)時間相對傳統(tǒng)的CNN金屬切割成型技術過長，而且納米金屬粉末的成本很高，目前還停留在模型制作的階段。

   塑料打�。喊倩�齊放

   塑料3D打印從30年前研發(fā)出來的熔絲制造（FFF/FDM），已經(jīng)發(fā)展成多種固態(tài)，液態(tài)粉末態(tài)的打印形式了。除了固體狀態(tài)下的熔絲制造，還有粉末狀態(tài)下的選擇性激光燒結（SLS）和液態(tài)光定型制造（CLIP）等各種技術

   熔絲制造（FFF/FDM）是*常見的3D打印技術，通過融化塑料絲，移動打印頭來構造一層2D圖像，然后一層一層搭成3D形狀。利用這項技術的3D打印機因為占地面積不大，操作方便簡單，已經(jīng)非常普及。同時由于這項技術發(fā)展多年，市場上的各種塑料都有為這一技術做熔絲，所以這一項技術在材料方面有很大的選擇空間。

    然而，熔絲制造的缺陷在于*后成品并不美觀，表面會留下塑料絲融化過的痕跡，需要通過后期加工磨砂拋光才能讓表面光滑。同時該技術由于在打印垂直和橫向方向的內(nèi)部結構和材料密度不一樣，產(chǎn)品的物理各向異性特別明顯，不適合用于打印要承受較大重量的部件。不過由于這項技術的方便快捷以及材料多的特點，已經(jīng)在生產(chǎn)支具，做產(chǎn)品模型中被較為廣泛的應用。

    選擇性激光燒結（SLS）的技術原理和直接金屬激光燒結技術非常相似，主要通過用激光融化塑料顆粒來成型。和金屬的激光燒結技術一樣，塑料選擇性激光燒結也需要大型機器和專業(yè)人員來操作。同時相比金屬的激光燒結可以達到納米級別的顆粒，塑料并沒有納米級別的顆粒，這也限制了產(chǎn)品*后表面的光滑性和美觀性。

   不過這一技術由于不需要額外支撐材料，可以打印出非常復雜的結構。這一技術另一大優(yōu)點是原材料較為便宜，答應時間較短，有成為大批量生產(chǎn)主力軍的潛力。

  液態(tài)光定型制造（CLIP）是利用液態(tài)的原始材料在光照的驅(qū)動下固化成型來制造的。通過投影技術在液態(tài)材料與空氣的接觸面上投影需要打印的2D圖像，在固化之后將打印好的圖像向上移動，打印下一層。該技術的優(yōu)點在于液態(tài)材料可以形成光滑的表面，打印出來的成品美觀。

 目前擁有這一項技術的公司Carbon3D已經(jīng)通過這一技術和阿迪達斯聯(lián)合生產(chǎn)出了一款跑鞋的超輕超彈中底，各位有錢的大佬們有興趣可以考慮一下。

   陶瓷玻璃打�。耗壳安⒉怀墒�

   由于陶瓷的高熔點，陶瓷的3D打印技術目前還沒有商業(yè)化的推廣，陶瓷的3D答應也停留在一個基礎的熔絲制造階段。但是，麻省理工大學的的“黑科技制造廠”媒體實驗室（MediaLab）已經(jīng)做出了玻璃3D打印的藝術品燈罩。該項技術熔絲的直徑目前還又有有效的減小，打印出來的成品表面還是會非常凹凸。

3D打印技術能替代制造業(yè)么，未來還能為我們做什么？

   在小范圍內(nèi)，Carbon3D和阿迪達斯的合作已經(jīng)充分證明了3D打印的好處，它的從設計到出產(chǎn)品時間短，能構造相對復雜的結構。金屬3D打印在美觀和物理性能方面已經(jīng)接近傳統(tǒng)工業(yè)屆要求，但生產(chǎn)時間長，價格高。塑料3D打印由于發(fā)展之間長，較為成熟，被應用得較為廣泛，但是其主要問題還是成品美觀不行，物理性能不達標。

   陶瓷3D打印技術還處在較為基礎的階段，需要不斷的研發(fā)。這些成本，技術和性能的問題不解決，在廣義程度上3D打印離制造業(yè)還有距離。

   目前已經(jīng)有一些人開始試驗3D打印的水泥房子，不需要砌磚，不需要人工，只需要一塊空地。這項技術目前還處在“隔壁家小強搗鼓出來了“的階段，沒有被較為廣泛的推廣。不過想想不打地基的房子是不是會有被風吹走的危險呢？

     實際上已經(jīng)有多家實驗室開始利用3D打印能制造復雜*結構的優(yōu)點開始打印器官：瑞士聯(lián)邦理工大學的一組研究團隊就研究出了3D打印的心臟。該心臟只要模擬血流的流動，就可以像正常心臟一樣搏動。但是由于塑料還是比不過天生的肌肉，目前這個心臟只能存活45分鐘的時間，短暫的曇花一現(xiàn)�？梢韵胂蟮�，未來3D打印將在器官制造上有大作為，也許可以解決器官短缺的問題。

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