3D立体打印技术分类以及应用

　　3D打印简史

　　1986年，Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。

　　1993年，麻省理工学院获3D印刷技术ZL。

　　1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。

　　2005年，市场上首个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。

　　2010年11月，世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。

　　2011年6月6日，发布了全球第一款3D打印的比基尼。

　　2011年7月，英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。

　　2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。

　　2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。

　　技术分类

　　3D 打印技术实际上是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。市场上的快速成型技术分为3DP 技术、FDM熔融层积成型技术、SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、DLP激光成型技术和UV紫外线成型技术等。

　　3DP技术：采用3DP技术的3D打印机使用标准喷墨打印技术，通过将液态连结体铺放在粉末薄层上，以打印横截面数据的方式逐层创建各部件，创建三维实体模型，采用这种技术打印成型的样品模型与实际产品具有同样的色彩，还可以将彩色分析结果直接描绘在模型上，模型样品所传递的信息较大。

　　FDM熔融层积成型技术：FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。其成型材料种类多，成型件强度高、精度较高，主要适用于成型小塑料件。

　　SLA立体平版印刷技术：SLA立体平版印刷技术以光敏树脂为原料，通过计算机控制激光按零件的各分层截面信息在液态的光敏树脂表面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。一层固化完成后，工作台下移一个层厚的距离，然后在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，直至得到三维实体模型。该方法成型速度快，自动化程度高，可成形任意复杂形状，尺寸精度高，主要应用于复杂、高精度的精细工件快速成型。

　　SLS选区激光烧结技术：SLS选区激光烧结技术是通过预先在工作台上铺一层粉末材料(金属粉末或非金属粉末)，然后让激光在计算机控制下按照界面轮廓信息对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。该方法制造工艺简单，材料选择范围广，成本较低，成型速度快，主要应用于铸造业直接制作快速模具。

　　DLP激光成型技术：DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似，不过它是使用高分辨率的数字光处理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物，逐层的进行光固化，由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化，因此速度比同类型的SLA立体平版印刷技术速度更快。该技术成型精度高，在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。

　　UV紫外线成型技术：UV紫外线成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似类似，不同的是它利用UV紫外线照射液态光敏树脂，一层一层由下而上堆栈成型，成型的过程中没有噪音产生，在同类技术中成型的精度最高，通常应用于精度要求高的珠宝和手机外壳等行业。

　　应用领域

　　3D 打印的应用范围之广超乎人们的想象，理论上说，几乎只要存在的东西都可以通过3D 打印机复制出来。随着技术的不断成熟，3D 打印技术有望在以下几个行业中得到广泛使用：

　　1、传统制造业：3D 打印无论是在成本、速度和精确度上都远胜于传统制造技术。3D打印技术本身非常适合大规模生产。汽车行业在进行安全性测试等工作时，可以将一些非关键部件用3D 打印的产品替代，在追求效率的同时降低成本。

　　2、医疗行业：在外科手术中，3D 打印技术可为需要器官移植的患者“量身打造”所需器官，无需担心排异反应。而打印一个人体心脏瓣膜，只需要价值10 美元的高分子材料。

　　3、文物保护：博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能将艺术或文物的影响更多更远的人。

　　4、建筑设计行业：在建筑行业里，工程师和设计师们已经逐渐开始使用3D 打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美，完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。

　　5、配件饰品行业：3D 打印技术很好地满足了配件饰品消费者个性化多样化的需求。国内外已经有一些公司开始为消费者提供个性化3D 打印服务。