前沿丨“时髦”的3D打印

来源: 科普中国     |     发布时间: 2016-11-10 11:21:18     |     责编: 徐梅 分享到:

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  3D打印,是个时髦话题。3D打印的人像、电子零部件、服装、鞋子已很平常。这些年来,一些大型物件,像房子、汽车也能被3D打印出来。3D 打印看似无所不能,那它到底是什么呢?

  3D打印是快速成型技术的一种,它是一种以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。3D打印常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造。它在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程以及其他领域都有所应用。

  20世纪90年代中期,3D打印技术开始出现。它是利用光固化和纸层叠等技术,快速完成成型装置的一种技术。它与普通打印工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。1986年,美国科学家Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。1993年,麻省理工学院获得3D印刷技术专利。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,美国打造出世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee。2011年8月,英国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。2013年11月,美国德克萨斯州奥斯汀的3D打印公司设计制造出3D打印金属手枪。2014年11月10日,全世界首款3D打印的笔记本电脑已开始预售了。2015年7月,由3D打印的模块新材料别墅现身中国西安,建造方在三个小时完成了别墅的搭建。同一时间,美国旧金山的DM公司推出了世界上首款3D打印超级跑车——刀锋。

  从原理来讲,3D打印和普通打印原理基本相同,只是打印材料有些不同。普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的打印材料,是实实在在的原材料。打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把打印材料一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说,3D打印机是可以打印出真实的3D物体的一种设备,比如打印一个机器人、打印玩具车,打印各种模型,甚至食物等等。之所以通俗地称其为打印机,是参照了普通打印机的技术原理,因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。

  3D打印过程是先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型进行切片,完成逐层打印要求,从而指导打印机分层打印。

  3D打印技术还在不断革新。中国的3D 技术也处在世界发展前沿。相信在不久的将来,它必将改变着我们的生活和世界。

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