什麼是3D列印技術?

2020-12-06 騰訊網

對於從未接觸過3D列印的童鞋來說，總覺得3D列印特別遙遠。今天晴子老師來為你們揭開3D列印的神秘面紗——通俗易懂的給大家介紹什麼是3D列印技術。主要從：技術原理、3D列印過程、3D列印應用領域三方面介紹。

什麼是3D列印技術

近幾年來，3D列印這個名詞從陌生到熟悉，逐漸走向人們的生活和工作中。但是，仍有不少童鞋對3D列印不夠了解。3D列印並不神秘，它只是一種新型的製造和加工工藝。

3D列印即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型（3D設計文件）文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過3D印表機，逐層列印的方式來構造物體的技術。

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童鞋們對這段話不理解的話，可以想像糖畫的製作過程。3D列印FDM技術原理基本和製作糖畫過程是一樣的。

3D印表機——糖畫師傅的手和勺子

數字模型——糖畫師傅腦海的畫面

可粘合材料——熱乎乎的糖漿

逐層列印——將糖漿一層一層的倒在（二維）平面上（逐層固化），從而形成有高度的（三維）物體。

相信大家對3D列印有一些概念了，3D列印技術有很多種，對應的3D印表機和3D列印材料都是不一樣的。下圖是3D印表機、3D列印材料、3D設計文件的圖片。

桌面級3D印表機

大型3D印表機

3D列印卷材

粉末狀金屬3D列印材料

3D列印建築模型

3D列印醫護面罩模型

3D列印過程

三維列印的設計過程是：先通過計算機建模軟體建模，得到三維設計模型，再將建成的三維模型「分區」成逐層的截面，即切片（切片大家可以想像一下水果切片在把每片水果平起來就是一個完整的水果），從而指導印表機逐層列印，最後物體列印完成。

三維模型的截面

3D列印運用領域

3D列印目前涉及的領域有很多，比如建築行業、汽車製造、航空航天、遊戲玩具手辦、食品加工、影視道具、藝術製作、服裝、醫療保健、創客教育等很多方向都有廣泛的應用。

一、建築行業

3D列印建築樓盤的模型肯定是沒有問題的，2017年開始已經廣泛運用在建築沙盤領域裡，實際真正列印建築的也已經很多。最近，疫情期間一天列印15棟隔離屋支援武漢、杜拜造出的世界上最大的3D列印辦公樓相信大家都有耳聞。而未來在外星基地，也會大量使用的3D列印，可以幫助人們在其他星球上建好基地。

3D列印援鄂隔離

杜拜3D列印辦公樓

二、航空航天

飛機的迭代研發、飛機的配件都可以使用3D列印技術來列印實現，而且在空間站也已經開始使用3D印表機來列印衛星或空間站的零部件，哪裡壞了直接換哪裡。省去了攜帶大量配件的麻煩。

三、汽車製造

下圖是幾款使用3D列印技術製造的汽車，第一款是10年的，第二款是已經上路的3D列印汽車，全身70%以上是ABS塑料，是14年的，第三款是中國海南出生的「土豪車」，以及日本的3D列印電動小車。

四、遊戲玩具手辦

遊戲行業的火爆相信不用介紹童鞋都不言而喻了，尤其是疫情期間，大家宅家，手機遊戲用戶規模較平日增長30%。而利用3D列印即可迅速等到心儀角色手辦。如今遊戲動漫周邊、玩具、動漫展都大量使用3D列印技術製作。

五、醫療行業

3D列印技術在醫療行業發展方向非常可觀，尤其疫情期間3D列印技術表現亮眼。各種3D列印面具、3D列印呼吸閥、3D列印口佔、3D列印護目鏡、3D列印病毒模型等等相信大家在新聞頭條都有看到過。

具體有3個方向：1是術前模擬，就是做手術前列印患者情況，模擬手術，增加手術成功率；2是矯正器械，世界上沒有完全相同的兩片葉子，每個人的身體部位尺寸也都不盡相同，3D列印技術可以幫助患者定製屬於自己的矯正器械（牙科方面已經在大量使用這種技術）；3是列印藥物，醫療研究人員可以用3D將藥品中讓某些對人有副作用的部分給剔除出去，對於藥物研發有著很大的幫助。

六、文物保護

所有的物品都是有生命期限的，尤其是見證了歷史長河的各種文物，延續到現在已經消耗了文物不少「生命」，隨著時間的流逝，文物會消失，直到有一天我們的後代再也看不見。而利用3D掃描和3D列印工具的結合使用，可以幫助考古學家完成對文物的修復，也可以列印出一個一模一樣的贗品擺放在博物館裡供人參觀和欣賞，真跡保存在特定的環境裡。

七、藝術創作

正式3D列印可以迅速製作出各種複雜模型的特點，3D列印製作下圖這些創意作品和列印一個方塊幾乎沒有什麼區別，同樣是逐層堆積的方式來列印，可以在很大程度上節約人力、物力、財力。

七、影視道具

現在越來越多的劇組青睞3D列印工具，製作方便、造型獨特、造價便宜、質量還輕可以很方便的滿足需求。最近熱播的《清平樂》劇中皇后的婚服便是採用3D列印技術製造。

八、服裝、鞋行業

隨著3D列印行業的不斷發展，3D列印技術在服裝行業表現亮眼。許多女人深知，遇到一件很合身的衣服是很不容易的事，用3D印表機製作的衣服，可謂是解決女人們挑選服裝時遇到困境的萬能鑰匙。目前阿迪達斯，耐克都有3D列印的鞋子出售。

九、創客教育

創客教育是近幾年比較火的一個概念，這本是美國成人中流行的一種文化，到中國後被引用於中小學的素質教育。像創客教育、STEAM教育這些課程都可以使用3D列印技術來授課，3D列印本身就是造物，所以通過造物的方式來學習，這是培養學生主動學習的很好的一種方式。

十、食品行業

目前，3D列印食品主要還是在實物的外形上有不一樣的體驗，但是未來，我們可以利用3D列印技術，對食物的營養進行設定，讓人們根據身體情況輸入最需要的食物。

美國紐約哥倫比亞大學的研究人員研製出了一種食物3D印表機，並且基本上可以應對任何種類的食品，希望能夠吸引到普通消費者，未來能夠走入尋常人家。美國紐約哥倫比亞大學的研究人員研製出了一種食物3D印表機，並且基本上可以應對任何種類的食品，希望能夠吸引到普通消費者，未來能夠走入尋常人家。

3D列印未來可期！

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