3D列印技術的發展及應用

3D列印技術的萌芽產生於19世紀末的美國， 目的就是突破二維列印實現三維列印， 讓立體模型能夠快速成型， 但技術條件的限制， 一直未能實現， 知道20世紀90年代中期， 義大利發明家恩裡科·迪尼設計出第一台3D印表機， 讓3D列印從概念變為現實。

從現在的角度來理解， 其實3D列印技術的工作原理也很簡單， 首先是通過電腦軟體建立需要列印物體的模型， 然後進行切片， 分割成無數個面， 然後傳輸給3D印表機， 然後印表機層層疊加式的列印， 直至列印出完整的模型。

原來很簡單， 3D列印的核心技術在於不同印表機所使用的材料，

一般常見的為金屬粉末狀或線狀塑膠， 兩者區別不大， 僅僅是使用金屬粉末為材料的印表機價格更貴， 原理上並無多大區別。 而更多領域涉及到不同的列印材料， 除了建築和製造業上的應用， 比如食品和生物方面的列印材料在最近幾年發展也和迅速。

3D列印技術的應用：

1、建築業和製造業， 更多的應用還是在設計環節， 而不是批量生產， 很多零件在設計過程中， 都需要實物要測試， 為每一個零件都製造模具然後生產的成本很高， 而3D列印就很方便， 尤其在少量試驗階段， 無需浪費較多成本在製造模具上， 並且方便了個性化的定制。 目前3D印表機已經能夠列印出房屋、衣服、賽車等完整的作品， 而不僅僅局限於小的零部件。

2、文物保護， 文物的展覽和研究過程中， 由於保護的不當， 肯定回對文物造成不同成都的損害， 所以用3D列印技術來複製文物， 替代文物進行展覽或研究， 對保護文物有很大幫助。

3、食品領域， 目前已經有很多公司推出3D列印食品， 當然以西式速食為主， 中餐對烹飪要求太高， 不適合這種流水線的生產模式， 並且現在列印的一些漢堡、彩虹糖、巧克力、披薩等其實也沒有多大實際意義， 無外乎更加精美一點， 並不能為食物的口感加分。 但並不是3D列印在食品方面就沒有價值， 美國宇航局NASA在2013年投資了12.5萬美元， 委託Anjan Contractor和他的系統/材料研究公司研發了一款3D食物印表機， 這款3D食物印表機由一種名為RepRap三維印表機改裝而成，

所使用的披薩列印材料不是我們熟悉的面， 而是營養粉、油和水。 而這些營養粉的製造原料是昆蟲、草和水藻。 相對有優勢的是， 原材料的營養粉保質期長達30年， 適合長距離的空間旅行。

4、醫療行業， 醫療行業現在已經能夠成熟應用的是列印各種尺寸的骨骼用於臨床研究， 甚至可以替代原來損壞的骨骼， 目前已經成功給鳥換上3D列印的骨骼和喙。 在研究的還有細胞列印， 利用病人的細胞不僅能列印耳朵鼻子等外部器官， 甚至連心肝脾肺腎都能列印， 跟傳統從其他捐獻者身上移植過來的有很大的優勢， 就是它的細胞是采自于病人本身的， 所以裝進去不會有任何排斥反應。 目前已經成功給老鼠移植了卵巢並成功生了一隻小白鼠。

期待這項技術能夠早日用在人體上， 給有需要的病人提供説明。

5、教育行業， 一個東西能不能普及， 就看和教育是否掛鉤， 就像電腦剛出來一樣， 電腦相關培訓火爆全球， 之後電腦就進入每家每戶， 現在國內更是各樣的培訓機構也開始推出3D列印課程， 配套的還有低齡化的建模軟體以及低價格的家庭用3D印表機。

文：易凡

圖為學生正在設計自己的3D列印作品， 與機器人完美結合。