緣何以火? 3D列印技術受寵之3大優勢

1節省材料 製作複雜物體

    【中關村在線3D列印頻道原創】編者按：淘寶發布「1212」萬能榜單，3D列印名列其中；日本電通公司發布《2015年日本熱門產品預測》，3D列印位列第二；3D列印業界巨頭3D Systems再度上榜福布斯；聲名遠播的惠普公司正式進軍3D列印行業。看似較為碎片化的信息，無不圍繞著一個中心：3D列印。3D列印為何如此受歡迎？這不僅僅取決於生產廠商有力推廣，也不單單取決於相關媒體報導，同樣也不只是取決於部分發燒友的追捧，而是技術本身切切實實有種與傳統製造方式不同的優勢。

緣何以火？ 3D列印技術受寵之3大優勢

●節省材料 製作複雜物體

    3D列印又名增材製造（Additive Manufacturing），簡稱AM。3D列印在業界有很多名稱，如：快速原型製造（Rapid Prototyping）、實體自由製造(Solid Free-form Fabrication)，這些名稱在不同層面上揭示了3D列印的特點。與傳統減材製造不同的是3D列印採用材料累積的方法來製造物體。

兩款不同成型技術的3D印表機，左為熔融層積技術(FDM)，右為立體光固化技術（SLA），製作方式都為材料累積

    傳統製作工藝往往在製作物體的過程中會產生許多廢棄物，如製作木質門窗會產生木屑。3D列印製作工藝為即打即成型，後期工作很少產生廢棄物的現象。這樣，採用3D列印來製造物體可有效減少材料浪費，同時可達到環保以及降低成本的功效。

3D列印物品展示，3D列印在製作物體過程中可減少材料的浪費

    3D列印技術在製作複雜形狀的幾何物體有著較為有利的優勢：首先，製作工藝簡單，複雜製作過程交給3D印表機來完成；其次，可製作複雜的幾何物體，用戶只需等待。減材製作方法製作一個複雜幾何形狀物體時一般需要多道工序，例如雕刻等，而3D列印技術只需一個立體模型、一臺3D印表機即可。

3D列印極其複雜的人類大腦（左） 3D列印鏤空物體（右）

    複雜幾何物體的傳統製作往往需要很多程序，例如製作鏤空的球體，這些複雜的程序註定製作花費大量的時間精力以及時間，增加製作成本。而3D列印技術製作複雜幾何物體並不比製作較規則物體花費的時間、精力長。所以在製作複雜幾何物體方面，3D列印技術有其優勢。

    總之，3D列印技術在製作過程中可在很大程度上減少材料的浪費，不易產生廢棄物的現象。在製作複雜物體過程中能夠展現良好的優勢，並且製作成本不會提高。3D列印技術以其獨特的製作方式被GE、NASA等公司廣泛採用。

2材料組合 物體精確複製

●材料組合 物體精確複製

    電影《十二生肖》中成龍使用手掌掃描獸首，並將立體數據模型發送到3D印表機中，片刻之後形狀相同複製品就出爐了。3D列印技術將數字模型轉化成三維立體實物，這種製作方式可將虛擬世界物體轉化成現實世界實物。隨著3D列印技術日益發展，3D列印精度、質量以及3D列印材料的增多，物體的複製將由理想轉化為現實。

《十二生肖》中鼠首掃描和列印過程，左為3D掃描，右為3D列印

    試想一下，3D掃描+3D建模+3D列印等於什麼？3D掃描儀與3D建模以及3D列印構成了一個整的複製體系，可實現各種物體的複製。在現實生活中，立體人像列印便是對人體進行複製的體現。未來，3D列印技術將不斷精進，列印精度、質量以及3D列印材料增加，這些將使3D印表機完成更高質量複製。

集3D掃描、3D列印於一身的三緯da vinci1.0 AiO（左） Structure sensor 3D掃描儀（右）

    由於材料連續供應，3D列印技術在製作物體時基本上一遍成型，較少需要後期組裝。3D列印物體需不需要組裝在很大程度上受3D印表機列印尺寸的影響，一般小於或者等於3D印表機列印尺寸的物體無需組裝。如果是大體積物體，那麼需要對數據模型進行分解進而進行列印。而在減材製造過程中，組裝的過程不能被忽視。

3D列印汽車Strati 截自Local Motors

    總之，3D技術展現了其獨特的魅力，3D掃描+3D建模+3D列印的模式完美呈現了3D印表機複製的功能。3D列印後期需要組裝的零件較少，這在一定上縮短了生產所需要的人力、物力、財力、時間，降低了生產所需要的成本。

3私人定製 產品按需供應

●私人定製 產品按需供應

    如果有一套3D模型設計軟體或者擁有一臺3D掃描儀又或者是找到3D模型庫，那麼3D列印可實現私人定製的功效。私人定製顧名思義按照自己的意願來製作，頗有些「量體裁衣」的意思。在3D模型軟體中，我們自行設計喜歡的模型；3D掃描儀，我們自行掃描鍾意的物體；在3D模型庫中，我們下載模型並對其進行適當修改。

左為病人定製的下頜骨（圖：網絡） 右為定製的牙齒

    私人定製在醫學領域有著較為廣泛的前景，私人定製假體、私人定製下頜骨、私人定製矯形鞋墊等等，都可為病人提供合身的服務。目前，私人定製在各行各業都有一定的應用，而在未來，3D列印私人定製將是3D列印的一大賣點。

先對人的腳部進行3D掃描（左） 根據掃描數據製作而成的矯形鞋墊（右） 圖：3ders

    由於3D列印行業不斷發展，3D列印模型庫以及分布式製造點已展露頭角。分布式製造點是適應3D模型庫出現的銷售方式，是指在大型商店擺上一臺3D印表機，通過模型庫下單進而在該商店進行列印。不同之前的銷售模式，3D列印按需供應，零庫存是3D列印的特點。在這種製作模式下，3D印表機按需列印即產即銷，很少出現甚至不會出現庫存積壓的問題。

韓國一家7-Eleven提供3D列印服務（左） 3D列印模型庫（右）

編輯點評：3D列印之所以會受到較大關注，不只是因為廠商全力推廣、媒體報導、發燒友追捧，而是技術本身切實存在著優勢。3D列印可輕鬆製作複雜物體、可對物體進行精確複製、可實現私人定製按需供應等，這些特點使得3D列印一枝獨秀。

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