3D打印到底是怎么回事？
時間：2015-01-01 20:05 來源：未知 作者：中國3D打印網 閱讀：次
最近很多網友加我QQ問我，3D打印究竟是怎么回事呢？什么是3D打印呢？其實我也說不好，就借了搜狐的一篇文章借以說明3D打印到底是怎么回事!
3D打印的本質是降維制造。
D代表維度。三維打印只是一個通俗的說法。二維打印叫平面打印，而三維打印的說法，并不能完全解釋三維打印的意義。像噴墨打印機噴出的粉末黏成一個立體圖案，這個叫三維打印。而我們這個叫增材制造，也叫快速成型，還可以叫分層制造，更加科學的叫法是離散堆積。先把數學模型離散了，然后在物理環境下堆積起來。中間的過程，只需按下一個打印按鈕，定義好是什么，打印出來的就是什么。
這個“離散堆積”的基本制造方式是分層制造、降維制造。就是在計算機里把復雜的、三維成型的問題，簡化成一個個二維的問題。用人工分層很復雜，例如脊椎的模型，里面的組織結構要人去算的話，很難，對于計算機就比較簡單。在三維空間里，任何復雜的二維圖形都能做出來，然后再堆積起來。
林峰
日前，富士康董事長郭臺銘嗆聲3D打印根本是個噱頭，之后，暢銷書《3D打印：從想象到現實》的作者胡迪·利普森與梅爾芭·庫曼到訪北京，表達“把3D打印用于大量生產不合適，富士康應該研究機器人生產而非3D打印”的觀點。與此同時，美國兩家代表性3D打印公司3D Systems和Stratsys，在最近一年中持續遭到資金熱捧。連美國太空總署NASA都說要用3D打印技術在月球上打印一個太空基地。
關于3D打印的消息紛紛擾擾，那么，3D打印到底怎么回事兒？日前，本報記者對清華大學機械工程系教授、博士生導師林峰進行了專訪。
3D打印有多玄乎
山西晚報：日前媒體報道3D打印機能打印槍支了，還能連發6發子彈。后來又聽說英國為一臉部殘疾的男子打印出半張臉，美國為一位小朋友打印了一只耳朵。這是真的嗎？
林峰：“打印一只耳朵，打印半張臉”，這只是打出了一個樣子。我們也做過“耳朵”，但這并不是一個真的耳朵。現在的技術，要達到真的，還有點難度。
山西晚報：您是說，是賦予這個“打印耳朵”一個有機的組織，但比如血液能否順利流淌等還是有些難度？
林峰：對。這個比較難，但打印樣子沒問題。可以打印槍支，但跟以前的槍不一樣，是特殊設計的。它是根據材料和打印機制造方式的特點，專門設計的一種結構形式。能打幾發子彈，多了也不行，而且它里面有些東西，像彈簧、撞針等要求強度較高的，需要一些金屬部件，也不是完全都打印出來。
3D可以打印細胞
山西晚報：這說明目前3D打印技術的應用還只停留在機械制造領域，尚無法進入生命科學領域？
林峰：細胞是可以打印的。
山西晚報：細胞可以打印？真令人意外！
林峰：這個2002年國外就有報道。當時有人用噴墨打印機，把墨取出來換上液態細胞，也能打印出來。
山西晚報：打印出來的細胞是活的嗎？
林峰：是活的。
山西晚報：意思是拿我們自身的活細胞作為材料，然后打印？這有什么意義？
林峰：我們實驗室，打印細胞最初的想法是為了修復組織。比如，肝臟衰竭一般都是急性的，只要能度過一段時間，肝臟就能再生。但許多時候，細胞還沒有來得及生長，就已經徹底衰竭了。所以，就想先打印一個肝臟的小組織出來，需要時放到體內，它能暫時代替肝臟的部分功能，這樣就能等肝臟自動恢復。目前，我們已經把這些細胞提取出來，但細胞都是獨立的，我們還不能把細胞之間的關系控制起來，密度也不夠。
3D也能打印醫用支架
山西晚報：那在制造出一個組織和器官之前，3D打印在生物應用方面有什么意義？
林峰：人身上都有變異的細胞，有些時候它們會變成癌，有些時候不會。怎么來控制？動物實驗和人體的切片都是靜態的，看不見細胞變化的過程。我們和腫瘤醫院合作，他們希望在體外構造一個細胞結構，一邊是普通細胞，一邊是癌細胞，在中間放一個變異細胞，來觀察細胞的變化。如果說這個模型建好的話，就可以在體外觀察，看到底受什么影響導致癌癥發病的過程。
在做出真正的器官之前，我們可以把體外的細胞模型做出來。
山西晚報：細胞在體外怎么生存呢？
林峰：要給細胞創造一個輸送養分的環境。營養交換有一定距離，超過的話細胞就死了，所以需要特殊的微孔的結構，讓營養從孔洞過去，孔洞之間的絲，距離不超過600微米。以前這種微結構很難做到，應用三維打印就比較容易。
我們像凍豆腐一樣制孔，做出來的支架大孔里面還有小孔，材料成分少，可降解，孔隙率和強度都很高。這樣的支架技術，我們實驗室在做，是世界上獨一家。這個微孔結構，我們還用它來做組織工程支架。
山西晚報：這個組織工程支架有什么作為？
林峰：我們和第四軍醫大合作，在動物實驗上，做了100多只兔子、60多只狗的橈骨和大斷骨缺損修復。技術已經做得不錯了，還沒有用到臨床。
一臺打印機啥都能做嗎
山西晚報：我有個疑問，相信也是很多人的疑問，比如我有一臺3D打印機，它是只能打印名片盒呢？還是也能打印馬桶？
林峰：任何產品都能用一臺機器打印出來，只是使用材料不一樣。
山西晚報：那么我只要有數據模型，隨后給打印機放不同的材料就行了？
林峰：一種設備就使用固定的一些材料。比如說這種原料是絲材，再換一種比如說粉末的，這臺機器可能就操作不了。因為整個工藝、設備、材料是密切相關的。
山西晚報：就是說，用打印名片盒的打印機，也能打印馬桶，只是這個馬桶的材質，不是陶瓷的，不一定能用。
林峰：對。材料決定工藝。
它會顛覆傳統制造業嗎
山西晚報：很多人擔心，隨著3D打印機的普及，可以使用的材料越來越豐富，傳統制造業會被顛覆。
林峰：不可能。傳統制造業也在和先進的數字化技術結合，三維打印更多是幫助傳統制造業的發展。比如汽車發動機內部，氣缸外面要加冷卻水套，冷卻水套還要做得均勻，但氣缸周圍是一個封閉的管路，傳統鑄造方式要將好幾套模具拼在一起，組裝起來，位置組合就不夠精確。用三維打印，可以直接做出一整套來。你說這是對傳統產業的替代呢，還是幫助？也許以前專門做模具的這道工序會被替代，但是整個制造行業的技術是提高了。
三維打印技術還加快了開發。還是以汽車發動機為例，它的缸體，傳統制造方式開發時間需要五六個月，花費一百萬元以上。三維打印，兩周就可以制造出來。傳統的生產技術制造的模具，改的話，費用很高。現在，需要改，馬上再做一個。
山西晚報：3D打印機做出來的東西，成本是不是低得多？
林峰：看什么情況。一般來說，單件的、小批量的生產，3D打印相對便宜。大批量生產需要模具，模具的費用很高，但是做得越多，成本就越低。
生活中定制的東西會越來越多
山西晚報：這種技術把創新的門檻放低了，有新的想法很快就可以做出來，成本很低。它對我們的日常生活會產生什么影響呢？
林峰：每個人的細胞都可以提取出來，在體外培養。醫療方式，有可能因此改變。每個人以后都會有許多自己定制的東西，比如說定制鞋子。學生想做個飛機模型、老師要做個教具等等，總之越來越多定制的東西會進入生活。這種打印設備會進入家庭，需要做什么，下載一個模型就能做出來。
山西晚報：這會帶來許多商機。
林峰：對，誰先看到它的市場需求，誰就能發揮得更好。像很多人創業，創建一家企業，要生產、還要管理，相對來說成本就會比較高，但以后我可以設計出來產品直接賣數據就行，誰家里有這樣的設備，都能自己打印。
山西晚報：將來淘寶上或許不僅僅賣實物，也會賣數據。如果有人買到數據后，重復使用或轉賣，怎樣來保護原創者的利益？
林峰：數據模型放到網上，一下載，大部分設備都能制作。這就要保證怎么只能在付過費的設備上制作，而且只能做一次或者兩次后這個數據就失效了，還想再用就得再下載、再付費，這樣，數據的價格就會降下來。這個政府是可以從應用和技術角度控制的。
3D打印竟然是一項老技術
山西晚報：3D打印是一項新技術嗎？它發端于什么時候？
林峰：基本上現有的三維打印工藝，在美國，1982年起就直接以產品的形式出現了。現在全球最大的兩家三維打印的公司3D Systems Corporation和Stratsys，都是那個年代出現的。那個時候技術就成熟了，后來在金屬打印方面，也誕生了一些公司。
山西晚報：為什么這個概念最近火了？
林峰：十年前在制造業里，大家已經關注三維打印。清華大學第一臺設備是1994年做出來的。到了2000年左右，這個行業遇到了瓶頸。
大家為什么突然感興趣呢？一個原因是美國政府重視它，另外還有一本書講第三次工業革命，推動了大家的認識。實際上我覺得，是3D打印的應用被挖掘出來了。以前大多數是搞研究的在做，而后是在制造業做一些設計的驗證，再后來搞藝術的人發揮了它的用處。例如一個歐洲的燈具公司，它們的產品，設計理念完全來自復雜的數學模型。這些無規則的藝術品是用電腦算出數據，再連接上打印機進行打印的。這對大家是一個啟發,原來有技術可以做這樣的事情。
ND打印是趨勢
山西晚報：聽說國外4D打印已有不俗表現，說打印出來的產品可以隨著時間變化自由組裝。這是怎么回事兒？
林峰：四維打印隨著時間會有一些變化。像以前有個“記憶合金”，就是先打印好，然后隨著時間、溫度改變，它會圖案變形，變形以后會有一種新的結構，這個就叫4D打印。現在出現的4D打印、5D打印甚至ND打印都挺好的，這說明三維打印給了大家一個想象的空間，給了一個可能性。
接下來大家要的，是一個開放的、活的東西，這個東西通過環境的變化還能有確定的改變，比如，把心肌細胞這種跳動的細胞，打印在模型上面，做一個小的機械裝置，這個就是我們研究的一個方向。
(責任編輯：admin)
建模師必備!寶藏3D模型素
3D打印不是炫技 零件打印
免費3D打印畢設，你來不來
Formlabs 3D打印—Gillett
創想三維：3D打印機定制家
為什么個性化3D打印定制服最新內容
國產也精品 推薦
教育3D打印機如何
3D打印模型演示轉
TMC5160大功率步熱點內容
