3D打印機又稱三維打印機，是一種累積制造技術(shù)，即快速成形技術(shù)的一種機器，它以一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體。

      3D打印機（3D Printers）是一位名為恩里科·迪尼（Enrico Dini）的發(fā)明家設(shè)計的一種神奇的打印機，它不僅可以“打印”一幢完整的建筑，甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品的形狀。

研發(fā)產(chǎn)品

      家用3D打印機

      德國發(fā)布了一款迄今為止最高速的納米級別微型3d打印機——Photonic Professional GT。 這款Photonic Professional GT 3D打印機，能制作納米級別的微型結(jié)構(gòu)，以最高的分辨率，快速的打印寬度，打印出不超過人類頭發(fā)直徑的三維物體。

      最小的3D打印機

      世上最小的3D打印機來自維也納技術(shù)大學(xué)，由其化學(xué)研究員和機械工程師研制。這款迷你3D打印機只有大裝牛奶盒大小，重量約3.3磅(約1.5公斤)，造價1200歐元(約1.1萬元人民幣)。相比于其他的打印技術(shù)，這款3D打印機的成本大大降低。

      最大的3D打印機

      華中科技大學(xué)史玉升科研團隊經(jīng)過十多年努力，實現(xiàn)重大突破，研發(fā)出全球最大的“3d打印機”。這一“3D打印機”可加工零件長寬最大尺寸均達到1.2米。從理論上說，只要長寬尺寸小于1.2米的零件（高度無需限制），都可通過這部機器“打印”出來。這項技術(shù)將復(fù)雜的零件制造變?yōu)楹唵蔚挠上轮辽系亩S疊加，大大降低了設(shè)計與制造的復(fù)雜度，讓一些傳統(tǒng)方式無法加工的奇異結(jié)構(gòu)制造變得快捷，一些復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)由傳統(tǒng)的3個月縮短到10天左右。

      大連理工大學(xué)參與研發(fā)的最大加工尺寸達1.8米的世界最大激光3D打印機進入調(diào)試階段，其采用“輪廓線掃描”的獨特技術(shù)路線，可以制作大型工業(yè)樣件及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄造模具。這種基于“輪廓失效”的激光三維打印方法已獲得兩項國家發(fā)明專利。該激光3D打印機只需打印零件每一層的輪廓線，使輪廓線上砂子的覆膜樹脂碳化失效，再按照常規(guī)方法在180℃加熱爐內(nèi)將打印過的砂子加熱固化和后處理剝離，就可以得到原型件或鑄模。這種打印方法的加工時間與零件的表面積成正比，大大提升打印效率，打印速度可達到一般3D打印的5—15倍。

      彩印3D打印機

      2013年5月上市了這種類型的3D打印機新產(chǎn)品“ProJet x60”系列。ProJet品牌主要有四種造型方法的裝置。其余三種均是使用光硬化性樹脂的類型，包括用激光硬化光硬化性樹脂液面的類型、從噴嘴噴出光硬化性樹脂后照射光進行硬化的類型（這種類型的造型材料還可以使用蠟）、向薄膜上的光硬化性樹脂照射經(jīng)過掩模的光的類型。高端機型ProJet 660Pro和ProJet 860Pro可以使用CMYK（青色、洋紅、黃色、黑色）4種顏色的粘合劑，實現(xiàn)600萬色以上的顏色ProJet 260C和ProJet 460Plus使用CMY三種顏色的粘合劑）。
3D打印機器人
      2013年11月23日，西安電子科技大學(xué)展出3D打印機器人，這是一臺遠程體感控制服務(wù)機器人，最主要的功能是照顧老人。很多老人行動不便，有了機器人助手，只要對著攝像頭做出手勢，機器人就能模仿動作去做家務(wù)。

技術(shù)原理

      3D打印機的原理是把數(shù)據(jù)和原料放進3D打印機中，機器會按照程序把產(chǎn)品一層層造出來。
      3D打印機堆疊薄層的形式有多種多樣。3D打印機與傳統(tǒng)打印機最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實實在在的原材料，堆疊薄層的形式有多種多樣，可用于打印的介質(zhì)種類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。有些打印機還能結(jié)合不同介質(zhì)，令打印出來的物體一頭堅硬而另 一頭柔軟。
      1、有些3D打印機使用“噴墨”的方式。即使用打印機噴頭將一層極薄的液態(tài)塑料物質(zhì) 噴涂在鑄模托盤上，此涂層然后被置于紫外線下進行處理。之后鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆疊上來。
      2、還有的使用一種叫做“熔積成型”的技術(shù)，整個流程是在噴頭內(nèi)熔化塑料，然后通過沉積塑料纖維的方式才形成薄層。
　　3、還有一些系統(tǒng)使用一種叫做“激光燒結(jié)”的技術(shù)，以粉末微粒作為打印介質(zhì)。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤上形成一層極薄的粉末層，熔鑄成指定形狀，然后由噴出的液態(tài)粘合劑進行固化。
      4、有的則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒，當遇到包含孔洞及懸臂這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)時，介質(zhì)中就需要加入凝膠劑或其他物質(zhì)以提供支撐或用來占據(jù)空間。這部分粉末不會被熔鑄，最后只需用水或氣流沖洗掉支 撐物便可形成孔隙。

操作流程

      三維打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)的， 使用3D打印機的流程是：
      1、輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺噴墨打印機上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。
      2、而在3D打印時，軟件通過電腦輔助設(shè)計技術(shù)（CAD）完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，后者會將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個固態(tài)物體成型。

工作步驟
      軟件建模

      3D打印機工作步驟是這樣的：
      先通過計算機建模軟件建模，如果你有現(xiàn)成的模型也可以，比如動物模型、人物、 或者微縮建筑等等。然后通過SD卡或者USB優(yōu)盤把它拷貝到3D打印機中，進行打印設(shè)置后，打印機就可以把它們打印出來.

      三維設(shè)計

三維打印的設(shè)計過程是：先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即 切片，從而指導(dǎo)打印機逐層打印。
　　設(shè)計軟件和打印機之間協(xié)作的標準文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產(chǎn)生的三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。

      打印過程

      打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術(shù)的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。
　　打印機打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米來計算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分打印機如Objet Connex 系列還有三維 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。 用傳統(tǒng)方法制造出一個模型通常需要數(shù)小時到數(shù)天，根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定。而用三維打印的技術(shù)則可以將時間縮短為數(shù)個小時，當然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。

      制作完成

      三維打印機的分辨率對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠（在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣），要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當前的三維打印機打出稍大一點的物體，再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。
　　有些技術(shù)可以同時使用多種材料進行打印。有些技術(shù)在打印的過程中還會用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易于除去的東西（如可溶的東西）作為支撐物。

      好啦！關(guān)于3D打印機的相關(guān)知識小奧就先介紹到這里了。奧松機器人將會多多為大家增加創(chuàng)客工具的介紹，正所謂“工欲善其事，必先利其器”，松籽們還有哪些想要了解的工具可以通過微信（alsrobotbase）和微博的方式給小奧留言，小奧會努力為大家做好介紹噠！

相關(guān)文章：

【智能儀器】創(chuàng)客必備智能儀器之3D掃描儀

【智能儀器】機器人必備工具之千變?nèi)f化萬用表