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谈谈3D打印
    时间:2013-5-21     点击率:24361

编者按:在媒体上不时见到“3D打印”的报道,究竟什么是3D打印?它依据什么原理?它有什么应用?现简单作一个介绍。


    谈谈3D打印


        3D打印,也就是三维打印,它是以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。过去它常在模具制造、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。
        使用普通打印机打印时,轻点电脑屏幕上的“打印”按钮,一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上,它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D打印时,软件通过电脑辅助设计技术(CAD)完成一系列数字切片,并将这些切片的信息传送到3D打印机上,后者会将连续的薄型层面堆叠起来,直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。
        有些3D打印机使用“喷墨”的方式。例如,使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质 喷涂在铸模托盘上,之后铸模托盘下降极小的距离,以供下一层堆叠上来。另外,有人使用一种叫做“熔积成型”的技术,整个流程是在喷头内熔化塑料,然后通过沉积塑料纤维的方式来形成薄层。还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层,然后由喷出的液态粘合剂进行固化。也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。图1给出3D打印打印过程的示意。



    (A) (B)

    (C) (D)

    图1 3D打印打印过程示意图


    (A)准备工作 墨盒装有不同物理性质的打印材料(如光敏树脂紫外光)
    (B)紫外光模块式光敏树脂硬化,四个喷嘴喷出蜡来支撑住树脂结构,这样新的树脂就能准确印制在顶部
    (C)印了12500层后形成的结果
    (D)用高压水柱冲掉一切支撑材料,一个3D模型就在眼前


    图2 3D打印机打印出的水晶球

    图3 3D打印机打印出的建筑模型

        其实,3D打印并非是新鲜的技术,这个思想起源于19世纪末的美国,并在20世纪80年代得以发展和推广。有人把它戏称作“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。这种打印机的产量以及销量在21世纪以来就已经得到了极大的增长,其价格也正逐年下降。
        今天,人们已经用3D打印技术打印出了很多东西,如心脏瓣膜、下颚骨、电路板、汽车、房子、自动步枪,甚至还有鞋子、内衣。图2和图3给出3D打印机打印结果的示例。
        可以设想,在不久的将来,外科医生们或许在手术现场就可以利用3D打印技术和适当的材料“即时制造”出各种尺寸和形状的骨骼,马上临床使用;或者只要有病人的病变骨骼CT扫描图像,医生就能将其转换为CAD图纸,并参照病变情况马上做出合适的替代骨骼。

    (小田综合摘编)