外出旅行忘記帶牙刷了，沒關(guān)系，只要一按打印機的按鈕，就可以打印一把牙刷出來。這聽起來像科幻電影，不過這種可以把虛擬物體變成真實模型的打印機已被研制了出來。這種三維立體打印機操作原理與傳統(tǒng)打印機十分相似，配有融化尼龍粉和鹵素燈，同時具有允許消費者下載圖案的技術(shù)，能制造從牙刷到?jīng)鲂⑹髽说仍S多物品。打印出來的模型由一層層的薄膜制成，其原料主要是ABC塑料，其中還混合了鋁和玻璃。（文中用圖來源于網(wǎng)絡(luò)）
用3D打印機打印肝臟
三維立體打印屬于一種快速成型(Rapid prototyping)技術(shù)，是一種由CAD(計算機輔助設(shè)計)數(shù)據(jù)通過成型設(shè)備以材料累加的方式制成實物模型的技術(shù)。這一成型過程不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機床就可以打造出任意形狀。它可以自動、快速、直接和精確地將計算機中的設(shè)計轉(zhuǎn)化為模型，甚至直接制造零件或模具，從而有效的縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量并縮減生產(chǎn)成本。
三維立體打印機與打印成型物品
三維打印機工作方式
三維打印機采用分層加工，疊加成型方式來“造型”，會將設(shè)計品分為若干薄層，每次用原材料生成一個薄層，再通過逐層疊加獲得3D實體。這一點它與噴墨打印機工作方法十分類似，3DP是一層一層地印，而噴墨打印機是一條直線一條直線地噴，通過若干直線的疊加形成圖像。它通過對電腦中三維軟件的識別，進行STL(三角網(wǎng)格格式)轉(zhuǎn)換，再結(jié)合切層軟件確定擺放方位和切層路徑，并進行切層工作和相關(guān)支撐材料的構(gòu)造。
最后使用噴頭將固態(tài)的線型成型材料加熱成半熔融狀態(tài)之后擠出來，和支撐材料自下而上，一次一層的構(gòu)鑄成最終實體。簡單的說，可以理解為軟件把物體分成若干個橫截面，而三維打印機將這些橫截面一次一層的沉淀、堆積，最終形成我們所需的實體。
三維立體打印機實現(xiàn)原理
3D打印機可以用各種原料打印三維模型，使用3D輔助設(shè)計軟件，工程師設(shè)計出一個模型或原型之后，無論設(shè)計的是一所房子還是人工心臟瓣膜，之后通過相關(guān)公司生產(chǎn)的3D打印機進行打印，打印的原料可以是有機或者無機的的材料，例如橡膠、塑料、甚至是人體器官，不同的打印機廠商所提供的打印材質(zhì)不同。>>
相關(guān)文章：
Hold住成本 測聯(lián)想家用激光打印機LJ1680
3D打印機應(yīng)用于醫(yī)療工程服務(wù)
三維人體模型利用歐貝杰的三維打印機來制作。特點是可混合兩種材料進行造型，只要其中一種材料選用透明材料，便能制成可從外部確認人體內(nèi)部骨骼及腫瘤等的模型。另外，使用各種硬度不同的材料，還可再現(xiàn)不同人體部位的不同觸感。
其實，這項技術(shù)在2011年6月舉辦的“MEDTEC JAPAN 2011”展會上已經(jīng)展出。日本神戶大學醫(yī)學部附屬醫(yī)院將利用三維打印機制成的生物模型應(yīng)用于實際的手術(shù)現(xiàn)場，成功地完成了多個手術(shù)。手術(shù)中采用的是使用可混合兩種材料進行造型的三維打印機制成的生物模型。利用這種生物模型協(xié)助手術(shù)尚為“全球首次”。
3D打印機打印的成型物品
三維打印機采用的是以色列歐貝杰(Objet Geometries)公司的三維打印機新產(chǎn)品“Objet260 Connex”。由于其能夠混合兩種材料進行造型，因此只要其中一種材料選用透明材料，就能夠制成可從外部確認人體內(nèi)部骨骼及腫瘤等位置的生物模型。神戶大學醫(yī)學部附屬醫(yī)院在日本FASOTEC公司的展位上展出了手術(shù)現(xiàn)場的影像。該影像介紹的是將生物模型應(yīng)用于肝癌手術(shù)和畸形手術(shù)的案例。
3D打印機應(yīng)用于醫(yī)療手術(shù)
醫(yī)療工程服務(wù)的特點在于，由專業(yè)的醫(yī)生對醫(yī)療機構(gòu)提供的數(shù)據(jù)進行加工。具體來說，就是由該服務(wù)的共同開發(fā)方日本神戶大學研究生院醫(yī)學研究科，將下訂單的醫(yī)療機構(gòu)提供的X線CT機及MRI獲得的DICOM數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成輸入三維打印機的數(shù)據(jù)。
該研究科特聘講師強調(diào)說：“比如，保留臨床所需要的血管，去掉不需要的血管。這些事情沒有醫(yī)生的參與是無法完成的。這種數(shù)據(jù)加工需要經(jīng)驗，因此這項工作做不好的話，就無法制造出有意義的人體模型。”
通過使用生物模型，“手術(shù)的準確度明顯提高”。比如，在實際處理內(nèi)臟器官之前，不僅能夠模擬處理方法，還能“在手術(shù)中根據(jù)生物模型與同事進行討論，以選擇最佳手術(shù)方法”。另外，還有利于對年輕醫(yī)生進行培訓。
醫(yī)療工程服務(wù)的交貨期及價格依訂單內(nèi)容而定。“價格因人體模型大小及所用材料種類不同而有很大差異。不過，普通模型的話會控制在5～10萬日元范圍內(nèi)”>>
Objet 260 Connex 3D打印機
Objet公司是一家世界知名的3D打印機生產(chǎn)廠商，Objet 260 Connex 3D打印機是其最新的產(chǎn)品，它提供的3D打印系統(tǒng)可使制造商和工業(yè)設(shè)計人員降低產(chǎn)品開發(fā)成本，并大幅縮短新產(chǎn)品的上市時間。
對于Objet 260 Connex 3D打印機，Objet CEO評價道：“Objet 260 Connex將我們的高分辨率、多材料3D打印系統(tǒng)的易用性提升到新的水平，對于嚴格要求精密高質(zhì)原型及最佳仿真產(chǎn)品展示的設(shè)計人員及工程師們可謂是完美之選。更值得一提的是，其小巧外形及安靜的運作模式，使得它可以被放置在辦公室的任何角落。”
Objet 260 Connex 3D打印機
今年是Objet在3D打印創(chuàng)新領(lǐng)域可謂說過累累，不僅相繼推出了適用于醫(yī)療及牙科用戶新型生物相容性3D打印材料(MED610?)、全系列3D打印機材料，這些3D打印機材料現(xiàn)已拓展應(yīng)用于更廣闊的Objet 3D打印機產(chǎn)品線及應(yīng)用領(lǐng)域，Objet 260 Connex為Objet 3D打印家族系列產(chǎn)品注入了新的活力，相信它的面世也推動了快速成型行業(yè)的變革。”
據(jù)已經(jīng)使用過Objet 260 Connex 3D打印機的客戶稱：“它帶給我們超越以往的打印體驗，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)計都可以通過它來實現(xiàn)逼真外觀和上佳觸感。作為唯一能夠模擬我們成品不同材料特性的打印系統(tǒng)，Objet 260Connex為我們最終帶來拓展業(yè)務(wù)機會的極大優(yōu)勢。”
Objet 260 Connex打印機特性
Objet 260 Connex帶有一個260 x 260 x 200毫米(10.2 x 10.2 x 7.9英寸)托盤，并使用易插易卸的密封材料盒。 模型在制作過程中進行固化，在打印之后即可直接處理。該系統(tǒng)以16微米厚的涂層進行打 印，從而可以制作出具有無與倫比的分辨率細節(jié)和專業(yè)精度的模型。
精密3D打印Objet的噴墨式技術(shù)是唯一能夠同時噴出兩種材料的技術(shù)。 該技術(shù)幫助開拓一系列新的3D打印應(yīng)用領(lǐng)域，包括組裝品精確展示和要求特別觸感的消費類設(shè)備原型。 例如，可通過單次打印作業(yè)精確地加以制作手機模型，對于外殼可使用剛性材料，對于按鍵區(qū)則使用柔性材料。
多材料應(yīng)用可使用Objet 提供的60多種打印材料，使用戶能夠從機械特性、熱特性和物理特性各種材料中靈活選擇，從剛性材料(Objet Vero系列)、橡膠材料(Objet Tango系列)、 清晰透明材料(Objet VeroClear) 到ABS 級工程塑料(Objet RGD5160-DM)，無一不可。
混合部件用戶能夠打印出由多達14種不同材料元素構(gòu)成的模型或原型。 此類原型和模型可以包含柔軟靈活的類橡膠元素，與透明元素或剛性元素以各種顏色和色調(diào)無縫結(jié)合在一起。 在模擬墊片、封條、鉸鏈、鞋底、輪胎及其他許多觸感柔軟的應(yīng)用產(chǎn)品時， 這種功能有助于提供獨一無二的用戶體驗。>>
中國第一家3D打印服務(wù)公司
中國第一家3D打印服務(wù)公司位于杭州。在這家公司里擺放著兩臺3D打印機以及一臺專門用于烘干的設(shè)備。從外觀上看，這兩臺機器和普通的復(fù)印機并無大的不同，唯一的不同是它們打印時不用紙而是粉末。
中國第一家3D打印服務(wù)公司
機器的上半部分是個半透明的罩子，有一排控制按鈕。掀起罩子，左邊立著四盒不同顏色的墨水，右邊的工作區(qū)擺放著平平整整一疊“白紙”。然而，輕輕用手一碰，那疊“紙”上卻輕易地留下了凹痕原來那并不是紙，卻是粉末(石膏粉末)。
用3D立體打印機打印“古董”
工作時，這些粉末會一層層地被液態(tài)連接體也就是特殊的膠水粘合，按照不同的橫截面圖案固化，一層層疊加，像做蛋糕那樣創(chuàng)建三維實體，一個完整的物品就會在粉末槽里成型。打印完成后，工作人員要處理掉物品周圍沾滿的粉末，再涂上增強硬度的膠水。
在電腦中輸入一組通過3D軟件生成的模型數(shù)據(jù)，連接至打印機。那是一個鏤空毛線團的模型。電腦將這個10厘米高的毛線團以0.1毫米為基準分為了1000層，每一層的界面數(shù)據(jù)都不一樣。再將這組數(shù)據(jù)傳送給打印機。
3D打印過程
響應(yīng)信號聲過后，透過那個半透明的罩子，可以清晰地看見機器工作的場景：來回移動的金屬桿上有噴頭，在鋪好的粉末材料上，一層一層按照電腦的截面輪廓信息，有選擇性地噴射特殊膠水使粉末粘結(jié)。一個水漬樣的毛線團底部截面輪廓清晰可見。通過逐層的疊加，毛線團的立體輪廓逐漸顯現(xiàn)出來。打印這樣一個10厘米高的物體，大約需要5小時。在該公司的展示廳里，擺放著栩栩如生的運動鞋、造型奇特的概念自行車、各式建筑模型及魔獸世界游戲人物模型等，這些都是那兩臺3D打印機的作品。
目前支持3D打印的材料很多。簡單說，不同公司生產(chǎn)的3D打印機會支持不同的材料，樹脂、尼龍、石膏、塑料這些都是普遍使用的材料，隨著業(yè)界研發(fā)的不斷進步，支持鈦、不銹鋼或鋁、鐵金屬材料的打印機也已經(jīng)出現(xiàn)。>>
世界上最小的3D打印機
用高科技3D打印機制造的眾多產(chǎn)品常常登上報紙頭條，可是這種神奇的打印技術(shù)所需的費用依然高于市場消費允許范圍。但維也納大學的研發(fā)小組只花費了1200歐元(約1.1萬元人民幣)就組裝出了這臺打印機，由于他們完美的設(shè)計，成本被大大降低，打印機大小也比預(yù)計的要小得多。
世界上最小的3D打印機
這款3D打印機采用了“添加劑制造技術(shù)”，其工作原理如下：打印機所用到的打印“紙”其實是一小缸合成樹脂，聽起來很不可思議這種奇特的“紙”在受到光線照射時會發(fā)生硬化。打印機制造所需的物品時，LED燈亮起，將強烈的光線射入缸中，之后樹脂便會凝固成型，接著再往該層上加入新的樹脂并照射，這樣一層又一層的堆積后，設(shè)計的物體就出爐了。研發(fā)小組的克勞斯.斯塔德曼(Klaus Stadlmann)表示：“通過這種辦法，我們可以使用一種復(fù)雜的內(nèi)部構(gòu)造出復(fù)雜的幾何物體，這點是普通的鑄造技術(shù)所無法完成的。”
用世界上最小3D打印機實現(xiàn)的物品
它的外形只有牛奶盒大小(當然我們說的是大盒裝的)，重量僅有3.3磅(約1.5公斤)，是“世界上最小的3D打印機”。這一突破進一步拉近了DIY三維打印制品與現(xiàn)實的差距。研發(fā)小組目前還在使用多種材料和技術(shù)進行實驗，希望這款3D打印機能早日面世。>>
3D打印機令人驚嘆的10件事(上)
3D打印機那些令人激動的預(yù)言它們會引發(fā)X、Y、Z行業(yè)的革命，它們甚至能幫你拖地讓現(xiàn)在正在使用中的任何應(yīng)用程序都為之遜色。分析人士預(yù)計，在制造商的推動下，到2016年3D打印業(yè)的資金會達到31億，從鞋子到轎車，任何東西都能打印出來。下面是3D打印業(yè)重塑工業(yè)設(shè)計的10種方式。
1、以色列的Objet公司正在改變機械原型設(shè)計的限制。他們的3D打印技術(shù)分辨率高，并能處理多種材料。
用3D打印改變機械原型設(shè)計
2、矯正牙齒：鉆牙、拔牙、長期戴牙箍：去看牙醫(yī)或牙齒矯正醫(yī)師是大部分人都必須忍受的折磨。謝天謝地，一些具有前瞻性思維的公司正在研究如何讓牙醫(yī)業(yè)走出石器時代。
隱適美牙箍的制造商Align Technology公司，基于已掃描的牙齒數(shù)據(jù)，使用3D打印機打印牙齒矯正工具，營業(yè)額接近5億美元。和傳統(tǒng)的戴金屬牙箍不同，這種方式是打印出一系列稍微不同的透明牙箍解決了以往微笑時露出金屬牙箍的問題。
3D打印機打印牙齒矯正工具
3、建造你的夢中之屋：我們的后代要是知道人們使用藍圖來對新的建筑項目進行可視化時，必會開口大笑。有了3D打印機，潛在房主在第一次付款前就可以用它打印出來色彩飽滿、娃娃屋大小的新家。
像iMaterialise這樣的公司會打印出你的新家微型版本，根據(jù)大小，價格在400美元到700美元之間。
建造你的夢中之屋
4、提出問題：珠寶商通常用手工打造原型產(chǎn)品用蠟刻出原型，然后用珍貴的金屬澆鑄，是一個勞動力密集的過程，很容易發(fā)生小事故?，F(xiàn)在，制造者可以使用計算機輔助設(shè)計/制造軟件如JewelStudio設(shè)計模型，然后再用3D打印機或數(shù)控銑床把它創(chuàng)造出來。MJSA是珠寶制造商、設(shè)計師、供應(yīng)商的一個協(xié)會，關(guān)注設(shè)計/制造挑戰(zhàn)，發(fā)行了一系列期刊，幫助工匠們更好地理解定制生產(chǎn)技術(shù)。
用3D打印打造原型產(chǎn)品
5、像搖滾明星那樣穿衣打扮：時尚界較早使用3D打印。荷蘭設(shè)計師Iris Van Herpen使用3D打印機來為比約克和Lady GaGa進行時尚設(shè)計。Freedom OfCreation公司和NaimJosefi公司使用3D打印機制作的華麗高跟鞋，能讓凱莉?布拉德肖心動不已。ContinuumFashion使用MakerBot公司的Replicator打印機創(chuàng)造了第一款3D打印版比基尼和眼鏡，成為2012年時裝周上的佳話。
時尚用3D打印
3D打印機令人驚嘆的10件事(下)
6、給自己獎勵一個電子游戲獎杯：當你回到玩“太空入侵者”這款游戲的年代，你若贏得了高分，那名字的字母縮寫就可以進入排名榜?，F(xiàn)在，你在電子游戲中的戰(zhàn)績可以用3D的方式來紀念。FigurePrints公司可以使用ZCorp技術(shù)，打印出“魔獸世界” 和“礦藝”中的戰(zhàn)利品，Zcorp技術(shù)是現(xiàn)在唯一的一種3D全彩打印方法。
給自己獎勵一個電子游戲獎杯
7、打印處方：3D打印版的關(guān)節(jié)和骨頭現(xiàn)在正在幫助三萬名病人正常行走，而一千萬人正使用3D打印版適合自己的助聽器，在不遠的將來，3D打印機還可以打印藥物處方。
當連體的雙胞胎需要在復(fù)雜的外科手術(shù)中分離出來時，梅奧診所的醫(yī)生委托他人基于MRIs制作了3D打印版的內(nèi)部器官。這讓小組中18名醫(yī)護專業(yè)人員在這個對時間要求比較嚴的手術(shù)中，在開刀前就可以熟悉手術(shù)的復(fù)雜性。雖然這并沒有想打印活體組織那樣引人注目，但是這個例子闡述了3D科技正以多種方式對醫(yī)療護理產(chǎn)生影響。3D打印機使用MRI中獲取的數(shù)據(jù)所打印出來的定制下巴植入物。
3D打印版適合自己的助聽器
8、提升創(chuàng)意融資平臺Kickstarter中的項目：大部分的3D打印機都是在項目的工程階段使用的，但是它們也能創(chuàng)造出成品，尤其是當創(chuàng)作者只計劃生產(chǎn)限量版產(chǎn)品的時候。“Crania Anatomica Filigre”(顱骨解剖精品)是Kickstarter史中出資排名第三的藝術(shù)項目，在這個項目中，藝術(shù)家Joshua Harker(喬舒亞-哈克)用3D打印機制造出了894個塑料頭骨。3D打印機制造商Stratasys的一個部門RedEye，建立了白皮書中心和網(wǎng)絡(luò)研討會，詳細描述了在生產(chǎn)環(huán)境中“添加制造法”的潛在應(yīng)用和優(yōu)勢。這個頭骨雕像是KickStarter史上最賣座的3D打印品。
3D打印頭骨雕像
9、培養(yǎng)下一代設(shè)計師：一家烘焙店若運營良好，則足以資助學校購買一臺3D打印機。123D是一款免費的、適合初學者使用的計算機輔助設(shè)計軟件。只需一位勇敢的家長，能讓孩子們在學騎自行車的時候?qū)W會機械工程的基本知識就可以了。美國國防部先進研究項目局(Darpa)最近準予奧萊理傳媒(OReilly Media)在美國的學校建造1000個黑客空間(hacker spaces)。這個項目仍在成型中，但是MakeSpaces項目是把這種新的工具帶入到中小學的第一步。
3D打印培養(yǎng)下一代設(shè)計師
10、重塑科學模型：沃森和克里克因發(fā)現(xiàn)DNA的分子結(jié)構(gòu)而舉世聞名。有一點兒人們知之甚少，那就是當他們的同事忙于做實驗時，他們把大部分的時間都花在用真實的棍和球來建造模型。
現(xiàn)在，嶄露頭角的諾貝爾獲獎?wù)呖梢允褂霉δ芨鼜姷墓ぞ?。類似于貝克曼高級科技學院和伊利諾伊大學技術(shù)系那些科學家，可以使用3D打印機來更好地理解難以概念化的生物結(jié)構(gòu)，以及更好地向同行和資金提供人員講解相關(guān)內(nèi)容。隨著科學家們采取這種新的方式來建造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模型，3D打印帶來的最重要的副產(chǎn)品可能不是一個塑料小工具或一只更換骨頭，而是對核心科學信仰的一種根本性的再思考。
3D打印重塑科學模型
全文總結(jié)：3D打印機是一種神奇的打印機，它甚至可以“打印”出一幢完整的建筑。3D打印已經(jīng)成為一種潮流，并開始廣泛應(yīng)用在設(shè)計領(lǐng)域，尤其是工業(yè)設(shè)計，數(shù)碼產(chǎn)品開模等，可以在數(shù)小時內(nèi)完成一個磨具的打印，節(jié)約了很多產(chǎn)品到市場的開發(fā)時間。
就像打印機逐步進入辦公室和家庭的步驟一樣，3D打印還有很長的路要走。盡管現(xiàn)在3D打印機的成本不斷下降，但真正能夠?qū)崿F(xiàn)民用還是需要一段時間。也許不久以后，一臺3D打印機可以打印出另一臺3D打印機，那樣可能就是3D打印機普及的開始，希望這個時刻能早些到來，這將是多么引人遐想的美好未來。
更多信息請關(guān)注：21ic網(wǎng)友雜談頻道
下載文檔
