3D打印技术

3D打印未来世界

3D打印离我们生活还有多远

“3D打印真的能打印枪支，真的可以打印出能吃的巧克力……”当一系列问题抛给3D打印领域的专家的时候，这也正说明，曾经神秘的3D打印技术，已经被大众所关注。

从国内第一家3D打印馆成立，汹涌而来的打印潮，和你和我的关系在哪里？近日，在此次京交会3D打印技术交流暨服务展示交易论坛上，业内专家均表示民用市场未来一定有爆发式的增长，甚至到2016年，将有一万家3D打印实体店，这意味着3D打印将像传统打印一样，成为生活的一部分。 3D打印和我们的关系

对普通民众来说，3D打印似乎是突然“从天而降”的“神一般的存在”。对于行业来说，这其实就是未来会有大增长的民用领域市场。

据悉，国外桌面型3D打印机已进入家庭、小学，国内主要是高校、设计师购买；在面向民用市场的个性化定制方面发展蓬勃，而在国内尚属于起步阶段。

国内首家3D打印体验馆开张后，3D照相最先被大家所熟知，通过彩色三维扫描仪获取人体全身或头像的三维数据，然后通过彩色3D打印机制作出立体的人物形象。也可定制真人玩偶，把自己的真实头像和其他的人物形象或游戏动漫形象重新组合成一个全新的形象。

这可以说只是个性化定制的一部分，家居生活用品、饰品、礼品，都可以实现个性化定制。家里的灯具不喜欢了，自己设计一款，上传给3D打印服务商，他们可以帮助你完成打印。

家庭桌面级机器

3D打印已经走进家庭，确实，只是你愿不愿意将它“带”回家。

记者了解到，3D打印主流工艺就有8种，我们熟悉的电影《阿凡达》模型、《钢铁侠》原型，使用了POLYJET工艺，类似于行式打印机，沿着X轴前后滑动，在成型室里铺上一层超薄的光敏树脂。每铺完一层后，喷头架边上的紫外光球立即发射紫外光，快速固化和硬化每层光敏树脂。每打印完一层，机器内部的成型底盘就会极为精确地下沉，而喷头继续一层一层地工作，直到原型件完成。

除了工艺就是材料，这其中包括金属材料：钛合金、镍铬合金、铜铝合金等，主要应用于高端市场。比如航空、医药等领域。还有高分子材料：ABS/PLA/PC/尼龙粉、石膏粉、光

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敏树脂、蜡材料、PVC、纸张以及其他高分子材料。作为家庭用民用打印机，最为常用的是PLA、ABS。

当两个人在家想下一盘象棋一比高下的时候，可以通过这个3D打印机随时“制造”一副，如果哪天发现丢了一颗棋子，没关系，再打一颗。

我们所能见过的各种装饰、生活用品都可以，耳环、玩具飞机、马克杯、门把、iPhone壳，可穿的鞋等。 说说3D打印

对“3D打印大潮”，有人困惑不解；有人欢呼，认为将是第三次工业技术革命的到来，只要拥有了一台3D打印机，就可以打印任何想要的东西吗？

要回答这样的问题，先来了解一下3D打印技术。3D打印，也称快速成型。在行内一般称为首板或手板。它是上世纪九十年代发展起来的一种先进制造技术，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黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

用最通俗的话来解释其原理，就是“自下而上”（bottom-up）层层堆积。

经过30多年的发展，3D打印技术已经在航空航天、汽车、生物医学等领域得到应用。 材料成本成为瓶颈

目前，3D打印技术虽然名气很大，但是规模很小，全球从事3D打印技术研发和生产制造的科研单位和上下游企业（含材料、软件开发、商业运营）不足100家；国内有40多家从事3D打印技术的上下游企业、科研单位。小而散的国内企业主要以某一种技术为主，商业化能力相对比较弱。

3D打印技术的发展还需要突破材料、设备等瓶颈。而国内企业在这些领域的某些关键技术方面存在差距。

华中科技大学材料学院副院长史玉升表示，目前国内外3D软件企业的差距并不大，设备的功能性差异也不大，但是国内设备可靠性较弱，一些关键设备的国产化方面做得不好；另外，粉末材料的性能也与国外存在差距。

另外，对于3D打印来说，想要更好地快速在民用市场发展，成本也是不可忽视的大问题。

叁迪网CEO张乐奎告诉记者，目前国内的民用3D打印应用正处于起步阶段，未来将面临巨大的发展空间。不过他表示，民用3D打印最大的困境在于材料。

“一般的民用3D打印机，在国内甚至有1万多元的，价格并不贵，很多人都能接受，尤其是追求新鲜事物的年轻人。”他表示，但是目前生产以及国外进口的塑料、光敏树脂等

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材料成本居高不下，这就大大增加了民用3D打印的成本，这也使制作和销售成本增加。比如说打印10cm高的等比例缩小人像，成本在1500元左右，更不要说打印1:1的真人像，成本就更高了。

记者了解到，材料的成本之所以居高不下和中国3D民用打印处于初级阶段有很大关系，“这个市场也需要比较长时间的培育，初步估计需要5—10年，我们更希望的是培养人们对于3D打印民用的认识。”张乐奎表示，也许当市场发展成熟后，相应的材料、成本都会得到更好的解决，就像互联网一样，随着其迅速的发展，各种应用随之产生。

3D打印以“粉”为墨，层层叠加

“3D打印”概念起源于19世纪

3D打印其实已经不算一个新事物，它的概念源于19世纪末的美国——甚至比互联网还早。3D打印早在20世纪80年就开始发展，到最近两年，由于互联网的推动，使得3D打印的“软件核心”——“数字模型”得以高速发展。再加上劳动生产力进步和技术的革新，使得3D打印的机的成本不断下降，3D打印的“硬件基础”也业已成型，3D打印的黄金时代正式到来。

3D打印过程好比盖楼 层层叠加打印材料形成完整立体物品

3D打印学名是“增材制造”，作为一种“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，它将材料一次性熔聚成型的制造方式，与传统对原材料进行切削等的“减材制造”方法相反。“与盖楼过程一样，3D打印也是从地基建起，通过打印材料的层层叠加，最终形成一个完整的立体物品。

理论上，塑料、金属、陶瓷、沙子等材料做成粉状物后都可以用作打印的“墨水”。目前3D打印耗材有限，多为石膏、塑料、可粘结的粉末颗粒、树脂等，一般能应用于模型、玩具等产品领域。对于金属材料来说，如果液化打印则难以成型；采用粉末冶金方式，除高温还需高压

3D打印能将复杂产品的制作周期缩短4个月

3D打印发挥了其在单件或小批量生产上的优势。3D打印在高端尤其是复杂零件加工上有较大潜力。

传统制造方法需要经过开模具、铸造或锻造以及精加工，费时费料。而3D打印的一次成型技术，能够打印出设计好的复杂结构，节约了材料，降低了零部件的研制周期和成本。

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有一家铸造企业用选择性激光烧结3D打印机，将复杂铸件的交货期由传统的3个月缩短到了10天左右，发动机制造商采用这样的设备，把大型发动机缸盖砂芯的研制周期，由过去5个月缩短至1周左右。

作为家庭用民用打印机，最为常用的是PLA(生物降解塑料聚乳酸的简写)、ABS(五大合成树脂之一目前产量最大，应用最广泛的聚合物)。当两个人在家想下一盘象棋一比高下的时候，可以通过这个3D打印机随时“制造”一副，如果哪天发现丢了一颗棋子，没关系，再打一颗。我们所能见过的各种装饰、生活用品都可以，耳环、玩具飞机、马克杯、门把、iPhone壳，可穿的鞋等

从太空基地到可口美味：3D打印全能搞定

月球基地？打印！

3D打印技术能够利用月球土壤?打印?建筑材料，这不仅非常方便，而且大大节省了从地球上运输建筑材料的成本。如果利用这种方案，月球基地建筑材料的90%都可能实现就地取材，只有建造基地的机器工人和固体连接器等重量较轻的零部件需要从地球运到月球上去。

在机器人抵达月球后，机器人将会利用3D打印技术建造出一个能够容纳4个人居住的圆顶建筑，该建筑不仅能帮助人类抵御潜在的陨石袭击，还具备防伽马射线辐射和保持温度等功能。

此外美国“太空制造”公司宣布，将于2014年为国际空间站提供一台3D打印机，供宇航员在轨生产零部件。届时，人类将首次实现在地球外制造物品，有望提升人类探索太空的能力。

据美国媒体26日报道，美国“太空制造”公司将与美国航天局马歇尔航天中心合作，开展在零重力环境中的3D打印技术试验研究，并计划在明年8月利用美国太空探索技术公司的货运飞船，将新研发的太空3D打印机送往国际空间站。

“太空制造”公司说，国际空间站现有的30%以上的备用部件都可由这台3D打印机制造。这台设备将使用聚合物和其他材料，利用挤压增量制造技术逐层制造物品。

该公司在一份声明中说，这将是通往未来的重要一步，可增加太空任务的安全性和可靠性，同时由于不必从地球运输，可降低太空任务成本。

此外，该公司还计划在2015年为国际空间站提供一个名为“增量生产设备”的太空打印设备，该设备不仅可“打印”物品，还能修理组件并升级硬件等。

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马歇尔航天中心的3D打印项目负责人沃克海泽在声明中说，3D打印技术对美国航天局的太空探索任务来说至关重要。

“太空制造”公司于2010年在加利福尼亚州成立，该公司自2011年秋天以来已进行过400多次抛物线飞行试验，以在微重力环境下验证3D打印技术。 高速赛车？打印！

布鲁塞尔车展展馆尽头的角落里陈列着一辆赛车，这毫不起眼甚至有些破旧的家伙，在数月前可比隔壁的“豪车”更受闪光灯宠爱，它叫亚利欧，全球首台3D打印的赛车，最高时速141公里，在多个赛道成功完成测试。

现在几乎所有汽车生产企业都拥有3D打印设备，多用于研发环节，这让他们设计更加自由也更易创新。概念车可以做出非常梦幻的效果，但在流水线上，量产汽车大部件的构想还不能实现，3D打印无法节约时间降低成本，这在未来一段时间内不会改变，更别提打印一整辆汽车。

世界美食？打印！

3D打印机将按照“数字菜谱”混合粉末，制造色香味俱全的食品，披萨成为首个目标。 3D打印机制作披萨的原理是：将碳水化合物、蛋白质和各种营养都制成粉末状，并将水分剔出，这样可以将保质期延长至30年左右。之所以选择披萨饼，是因为它包含多种营养和口味。同时，披萨是一种非常适合3D打印机打印的食物，因为它可以逐层添加成分。

现在世界人口数量剧增，不管是孕妇还是老人，3D打印食品都可以满足每个人的营养需求。荷兰的相关组织正在设想从藻类、甜菜叶及昆虫这些可持续资源中，提取营养进行3D打印。

打印一个自己？3D打印未来难料

人体各个部分都能被3D打印“克隆”

心脏：通过输入个体计算机或超声波扫描获得的二维数据，使打印机能够逐层建立复制样本层。科学家已利用3D打印技术打印了第一份真实人类的心脏。该心脏样本是患有不寻常并发症病人的心脏的精确解剖副本。

脑袋：美国牛津性能材料公司首创了3D打印头骨技术，目前已有一名病人将75%的头骨替换为这种打印出来的移植组织。研究人员先扫描这位病人的头骨，然后以聚醚酮酮为原材料，照着原先的头骨打印出了新的移植组织。

五官：美国康奈尔大学研究人员利用牛耳细胞，在三维(3D)打印机中打印出人造耳朵。研究人员首先利用快速旋转的三维相机，拍摄耳朵的三维信息，然后将其输入电脑，三维打

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印机会据此打印出耳朵模子。随后在模子中注入特殊的胶原蛋白凝胶。此后数周内，软骨逐渐增多并取代凝胶。三个月后，模子内出现一个具有柔韧性的人造外耳，其功能和外表均与正常人耳相似。

活体组织：美国生物技术公司Organovo用3D打印出功能正常的肝脏组织成功存活了5天;寿命比2D版本还长了2倍以上。Organovo在波士顿的实验生物会议发上表此项研究成果相信这些模型在药物发现和发展方面的效能，会优于动物细胞和目前的人体细胞模型。

胚胎干细胞：英国研究人员利用最新的3D打印技术，“打印”出活体胚胎干细胞。实验证明，这些干细胞仍保持着人体胚胎干细胞的正常分化能力。超过９５％的干细胞在被“打印”出２４小时后仍然存活。胚胎干细胞是胚胎中一些具有发育成各种组织和器官能力的细胞，在医学上具有极大的应用前景。研究人员指出，这一技术将有助于制造出更精确的人体组织。

3D打印真枪实弹 杀手可能就在你身边

美国分布式防御公司的创始人科迪·威尔森经过一年多时间的研发，利用一台价值8000美元的3D打印机成功制造一支塑料手枪。

英国两名卧底记者将一支他们根据设计图自行制作的3D塑料手枪藏在衣服中，竟顺利通过了伦敦圣潘克拉斯国际火车站的安检，将其带上了开往法国巴黎的“欧洲之星”列车！曝光后，立即引发一片哗然。

如果3D枪支制造变得更加普及，那么多年以来加强枪支管控的努力将会落空。禁止法案或许一定程度上可以阻止人们制造武器，但是数字打印文件的网络共享将很难控制

结语

看似“从天而降”,实则在稳步发展，随着技术的日趋成熟，3D打印或许会更加普及。然而这项技术的威力也显示出了其可能带来的隐患，怎样正确的使用它值得我们谨慎考虑。

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印机会据此打印出耳朵模子。随后在模子中注入特殊的胶原蛋白凝胶。此后数周内，软骨逐渐增多并取代凝胶。三个月后，模子内出现一个具有柔韧性的人造外耳，其功能和外表均与正常人耳相似。

活体组织：美国生物技术公司Organovo用3D打印出功能正常的肝脏组织成功存活了5天;寿命比2D版本还长了2倍以上。Organovo在波士顿的实验生物会议发上表此项研究成果相信这些模型在药物发现和发展方面的效能，会优于动物细胞和目前的人体细胞模型。

胚胎干细胞：英国研究人员利用最新的3D打印技术，“打印”出活体胚胎干细胞。实验证明，这些干细胞仍保持着人体胚胎干细胞的正常分化能力。超过９５％的干细胞在被“打印”出２４小时后仍然存活。胚胎干细胞是胚胎中一些具有发育成各种组织和器官能力的细胞，在医学上具有极大的应用前景。研究人员指出，这一技术将有助于制造出更精确的人体组织。

3D打印真枪实弹 杀手可能就在你身边

美国分布式防御公司的创始人科迪·威尔森经过一年多时间的研发，利用一台价值8000美元的3D打印机成功制造一支塑料手枪。

英国两名卧底记者将一支他们根据设计图自行制作的3D塑料手枪藏在衣服中，竟顺利通过了伦敦圣潘克拉斯国际火车站的安检，将其带上了开往法国巴黎的“欧洲之星”列车！曝光后，立即引发一片哗然。

如果3D枪支制造变得更加普及，那么多年以来加强枪支管控的努力将会落空。禁止法案或许一定程度上可以阻止人们制造武器，但是数字打印文件的网络共享将很难控制

结语

看似“从天而降”,实则在稳步发展，随着技术的日趋成熟，3D打印或许会更加普及。然而这项技术的威力也显示出了其可能带来的隐患，怎样正确的使用它值得我们谨慎考虑。

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