日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品,而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同,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,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,甚至是食物等等。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。这项打印技术称为3D立体打印技术。[2]
3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式,并以不同层构建创建部件。[7] 3D打印常用材料有尼龙玻纤、性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。
其实3D打印的学名叫做“增材制造”,是一种成型的技术。以三维数字模型文件为基础,运用塑料或者粉末状金属等可粘合材料,通过逐层堆积的方式来制造物体。
3D打印的原理和用途
下面是3D打印工艺的一种分类
光固化
液体光敏树脂经过光照以后发生固化反应,凝固成产品形状。
激光烧结
粉末原料(金属、塑料、石膏等)通过能量束(激光或电子束等)照射,层层融化成型;或是通过一些胶粘剂,对粉末进行粘接成型。
层压
一种比较古老的3D打印工艺,早应用在考古学,对恐龙化石或者人头骨复原的时候,利用切割硬纸板的方式,来制作化石的模型。
熔融沉积
比较常见的工艺,桌面机是以挤出工艺为主的机器。使用的材料多种多样,不仅有塑料,还包括一些食物,如巧克力、豆沙,甚至建筑类材料,如水泥,泥浆等糊状物。
定向能量沉积
把金属粉末或金属丝直接在产品表面熔融固化,适合修复零件,也在统一零件使用多种材料。这种技术我们国还是比较良好,获得了国家科学进步一等奖来自北航的王华明团队,就是利用这种技术制作了四米左右的飞机的部件,并用在了航天航空相关的工业上。
混合增材
这是比较新的技术,是CNC数控机床的配套增材制造包,典型材料是金属粉、金属丝和陶瓷。因为几乎所有的3D打印作品并不是打印完毕就结束了,都需要进行后处理。所以这种增材和减材并用的技术,可以同时解决后处理的问题。