3D打印距离我们有多远？

　　2014年4月7日，小长假的最后一天，笔者放弃休息，参加了日经BP社主办的《3D打印机应用讲座》，对3D打印技术的发展、应用现状及美好的前景有了较全面的了解。应用部分有看到个性化的漂亮的灯罩的图片，不想时隔一天，就看到飞利浦3D打印的两款灯罩亮相法兰克福展——3D打印已经来到了我们身边。

　　但何谓3D打印?这种成型方式被称为“加法加工”，跟传统的“减法加工”不同，传统的加工方式从开料开始，对原料做各种减法：钻孔、掏空、铣槽、磨平……3D打印则是一点一点地把材料按照原先的设计做三维堆叠，完成制造，材料的堆叠过程，也就是加法过程。

　　3D打印分类

　　按照3D打印所用的材料，可以对3D打印进行如下分类：

　　一、SLA( Stereo Lithography Apparatus)，立体光固化，原料为液态树脂，在紫外照射下固化成型。加工精度可以达到0.02mm。

　　二、SLS(Selected Laser Sintering)选择性激光烧结方法，原料可以为热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末等，配合激光头进行局部烧结成型。

　　三、FDM(Fused Deposition Modeling)熔融挤压法，原料可以为热塑性塑料，共晶系统金属、可食用材料，通过对材料加热后挤出，然后固化成型。这种方式设备成本最低，耗材也便宜，但是精度低，只能达到0.2mm。

　　四、3DP 三维印刷，利用粉末原料，进行三维打印后成型。石膏等原料可以该方法成型。

　　五、LOM (Laminated Object Manufacturing)层压法，材料可以选择纸、金属膜、塑料薄膜等层状材料进行压合成型。目前该方法应用较少。

　　3D打印优缺点分析

　　3D打印彻底颠覆了传统制造的概念和流程，模糊了工业与工艺界限， 跨越了传统上游下游的分界。带来的好处就是更快，更低成本，弹性更大。借助3D打印机可以很快实现创意，同时降低时间成本和其他成本。利用3D打印机，每个人都可以是设计师、制造者，创造出独一无二的产品，实现个性化追求。所以有人说，去太空可以不用带东西，带一台3D打印机就好了。言归正传，接下来我将具体分析3D打印的优缺点。

　　一、优势

　　1.设备操作简单，数字驱动，不需要编程，降低操作人员要求及成本。

　　2.可实现复杂结构，提升可制造范围，实现传统加工不能实现的设计。

　　3.设备自动运转，中间不需要管控或调节。

　　4.设计制造一体化，将数字化、人工智能及新型材料与最新最前沿的技术结合，推动了不同学科之间的合作与应用。

　　5.降低制造成本，降低能耗。

　　6.制造出独一无二的东西。

　　二、缺点

　　3D打印听上去很美，但是目前也存在一些问题，比如：

　　1.精度低，熔融法的精度为0.2mm，光固化法为0.02mm，但是对于很多产品来说，这个精度太低了。

　　2.多色化实现受限。在广州的展会上，光固化的材料目前稳定的只能实现红色系列和无色。不同颜色的融合和过渡相比其他制造方式还有很远的距离。

　　3.打印效率低，在少量多样的领域，是可以接受的，但是快速大量的生产，还要依赖传统的制造方式。

　　4.设备及耗材价格还偏高。

　　5.3D软件普及还需要时间，普通使用者从学会使用到实现创意还需要多加学习和练习。

　　3D打印的应用领域

　　一、制造业。用于产品开发、试制，加快产品研发进度。也可以把消费者变为产品制造方，加强消费者对产品的参与度。比如Nokia的手机外壳，厂商开发设计文件，由消费者自己设计，用3D打印机实现一款独一无二的手机外壳。

　　二、建筑。可以用大型的打印机制作建筑单元，在现场组装，也可以制作建筑模型，用以展示和研究，比如日本千叶大学，建塔，提前了解组装过程中的问题。

　　三、医疗领域。可以把CT等文件转为3D模型，模拟内脏或者骨骼的情况，用以诊断、告知病人，或者培训医生用。也可以用于记录变化过程。日本一家医院提供胎儿长大过程的纪录，把胎儿的样子用3D打印机打印出来，作为纪念。

　　四、艺术领域。快速实现艺术家的设计或者制作微缩雕塑，看对比效果;也可以用于制作珍贵艺术品的复制品，让人近距离触摸。

　　五、食品。可以制造出独一无二的巧克力、多彩糖果等，实现无限的创意。

　　3D打印应用于照明

　　比利时的Materialise 是目前世界上最大的3D打印机公司，他们提供设备和产品实现方案等。

　　3D灯具的外形设计创意来自大自然、艺术品、甚至指纹，创意的源泉无处不在。

　　Philips 在法兰克福照明展推出的3D打印的灯的造型，结合Hue的光线变化，带来非常特别的体验。

（本文特约撰稿人：陈海英博士）

编辑：刘海