3D打印 造物新紀(jì)元 3D打印 造物新紀(jì)元 摘 要：近些年來3D打印頻頻出現(xiàn)在公眾視野中，它是一種以數(shù)字模型文件為根底，通過逐層打印快速成形的新型技術(shù)。3D打印顛覆了傳統(tǒng)的制造方式，其優(yōu)勢被運(yùn)用到人類生活的方方面面。目前3D打印技術(shù)在全球持續(xù)升溫并且不斷完善，這一制造技術(shù)是制造業(yè)向智能化不斷演進(jìn)的歷程。這個(gè)歷程必將掀起一場工業(yè)革命。 關(guān)鍵詞：3D打印；工業(yè)革命；工業(yè)4.0 1想象被打印成現(xiàn)實(shí) 1.1揭開3D打印神秘面紗 3D打印又稱三維打印，工業(yè)上叫快速成型，最近行業(yè)內(nèi)部又統(tǒng)一了更標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)叫法增材制造。3D打印可以說是這項(xiàng)技術(shù)的“乳名，“快速成型可以說是她的“學(xué)名，而“增材制造便可以理解為她的專業(yè)術(shù)語。所謂增強(qiáng)材質(zhì)制造技術(shù)，是一種快速成型技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為根底，運(yùn)用粉末狀可粘合材料通過逐層添加制造三維物體的變革性、數(shù)字化的制造技術(shù)，將信息、材料、生物、控制等技術(shù)融合滲透。從前3D常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域用于模型制造，現(xiàn)在正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印成的零部件。幾十年來，航空航天、醫(yī)療和汽車工業(yè)等領(lǐng)域的工程師和設(shè)計(jì)師們主要使用3D打印技術(shù)來快速而廉價(jià)地制造產(chǎn)品的模型。 1.2 3D打印機(jī)，3D打印的工廠 “黑暗技術(shù)3D打印，和“打印神器3D打印機(jī)打印過程并沒有我們想象地那么復(fù)雜。就像打印文件：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(tái)噴墨打印機(jī)上，它將一層墨水噴到紙的外表以形成一副二維圖像。而在3D打印時(shí)，軟件通過電腦輔助設(shè)計(jì)技術(shù)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(huì)將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個(gè)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。 1.33D打印機(jī)的兩大派系 在“墨水的使用方法上，3D打印又分兩大派系，第一個(gè)派系通過沉積原材料層來制造物體，第二個(gè)派系通過粘合原材料制造物體。第一個(gè)派系我們稱之為“選擇性沉積打印機(jī)，將原材料沉積為層，這類打印機(jī)通過某種注射器或打印頭注射、噴灑或擠壓液體、膠狀物或者粉末的原材料。第二個(gè)派系是將原材料粘合在一起的打印機(jī)，通常是利用激光或在原材料中參加某種粘合劑來實(shí)現(xiàn)，這類打印機(jī)被稱作“選擇性粘合打印機(jī)，利用熱或光固化粉末或光敏聚合物。 2一臺(tái)造物主式的機(jī)器 2.1在空間里打印三維物體 如果單純地將3D打印理解成桌面打印機(jī)是不正確的。在人類歷史的大局部時(shí)間里，人們的創(chuàng)造創(chuàng)造大多通過切割原料或通過模具成型。而3D打印機(jī)依據(jù)計(jì)算機(jī)指令，通過層層堆積原材料制造產(chǎn)品。這種“增材制造技術(shù)讓我們能夠生產(chǎn)出立體三維物體。 2.2細(xì)說3D打印的優(yōu)點(diǎn) 運(yùn)用“增材制造技術(shù)的3D打印機(jī)已經(jīng)在加工車間默默工作幾十年，它的優(yōu)點(diǎn)日益彰顯，它突破了許多傳統(tǒng)制造限制，為創(chuàng)新提供了不可估量的前景。制造復(fù)雜產(chǎn)品不增加本錢。傳統(tǒng)制造中，物體的形狀越復(fù)雜，加工難度就越大，制造本錢就隨之上漲。產(chǎn)品多樣化不增加本錢。3D打印需要的是數(shù)字設(shè)計(jì)藍(lán)圖和新型的原材料，具備這兩個(gè)條件3D打印機(jī)就可以打印出不同形狀的產(chǎn)品。省去了組裝本錢。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是以組裝線為主，通過組裝而成。成品越復(fù)雜，投入的組裝本錢就越大。3D打印的分層制造方式省去了組裝，縮短了供給鏈，節(jié)省勞動(dòng)力和運(yùn)輸花費(fèi)。減少了生產(chǎn)誤差。數(shù)字文件可以無休止地復(fù)制而不會(huì)破損源文件。3D打印技術(shù)將這種數(shù)字精度運(yùn)用到了實(shí)體生產(chǎn)中。掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三維世界和數(shù)字世界的轉(zhuǎn)換。降低了制造技能要求。3D打印機(jī)從設(shè)計(jì)文件獲得各種指示，減少了技能操作。 3 3D打印，打印生活 3.1數(shù)字廚房掀起烹飪革命 3D食品打印機(jī)目前還沒進(jìn)入市場，但它的研發(fā)卻是日新月異的，各大3D打印機(jī)開發(fā)商絞盡腦汁地去開發(fā)各種食品打印機(jī)。傳統(tǒng)烹飪方式有諸多弊端，如切割道具、加熱鍋爐多樣復(fù)雜，考驗(yàn)著操作者的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，且由于器械的精準(zhǔn)度不高，不能加工出復(fù)雜多變的形狀。 但是3D打印數(shù)字烹飪技術(shù)卻可以到達(dá)傳統(tǒng)烹飪技術(shù)無法匹敵的口感和視覺享受。每一臺(tái)3D食品打印機(jī)都會(huì)配備觸屏、內(nèi)置內(nèi)存卡和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使用者可以很便利地從云端獲得配方、用量和營養(yǎng)成分，用戶無需考慮營養(yǎng)搭配和飲食忌諱。這種食品打印機(jī)配備了上傳功能，方便用戶們分享美味的食物。 3.2“活墨打印再生人體器官 3D打印不僅在打印食品中廣泛應(yīng)用，在打印人體器官上也是日益成熟。我國目前約有150萬患者急需器官移植，是世界上器官捐獻(xiàn)率最低的國家之一。而3D打印技術(shù)送來了福音。3D生物打印技術(shù)以人體細(xì)胞作為生物墨水。3D生物打印技術(shù)將從人們的骨髓或脂肪中提取出干細(xì)胞，通過生物化學(xué)手段，使它們分化成不同類型的細(xì)胞。當(dāng)3D生物打印機(jī)開動(dòng)時(shí)，“墨粉將通過打印頭聚攏在事先設(shè)計(jì)的部位上，打印器官的雛形便逐漸顯現(xiàn)，經(jīng)體外和體內(nèi)培育，“打印的新生組織會(huì)形成自給的血管和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 3.3課桌上的工廠 3D打印在教育中的使用也日益普遍。在國外，3D打印機(jī)已經(jīng)在高中用來制作固體物件。如果學(xué)校已經(jīng)有3D設(shè)計(jì)軟件和數(shù)控銑床，安裝一臺(tái)低本錢的、消費(fèi)性等級(jí)的3D打印機(jī)并不難。在一定程度上來說，當(dāng)3D打印機(jī)帶著3D設(shè)計(jì)軟件進(jìn)入教室的時(shí)候，它是教室制作工具，能夠把設(shè)計(jì)想法變成現(xiàn)實(shí)。 人猿相揖別的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在于古人能夠手工制造工具，今人與古人相區(qū)別的分水嶺在于機(jī)器制造工具。人類進(jìn)化至今，一個(gè)嶄新的標(biāo)志就是能夠用機(jī)器制造機(jī)器。當(dāng)前被賦予無限想象力的3D打印機(jī)就是這種能夠制造機(jī)器的機(jī)器。3D打印實(shí)質(zhì)上是制造業(yè)向智能化不斷演進(jìn)的歷程。這個(gè)歷程必將掀起一場工業(yè)革命，對(duì)人類生活產(chǎn)生重大的影響。 參考文獻(xiàn)： 【1】佚名.解密3D打印J.工業(yè)設(shè)計(jì)，2021，02；15-19 【2】佚名.“打出天下，“造化萬物改變世界的3D打印技術(shù)J.創(chuàng)造與創(chuàng)新，2021，11；4-9 【3】黃榮根.對(duì)3D打印技術(shù)的思考J.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2021，20；40