3D打印機(jī)（3D Printers）是一位名為恩里科·迪尼（Enrico Dini）的發(fā)明家設(shè)計(jì)的一種神奇的打印機(jī)，它不僅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品。
3D打印機(jī)--背景
3D打印已經(jīng)成為一種潮流，并開(kāi)始廣泛應(yīng)用在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是工業(yè)設(shè)計(jì)，數(shù)碼產(chǎn)品開(kāi)模等，可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成一個(gè)模具的打印，節(jié)約了很多產(chǎn)品到市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間。
3D 打印機(jī)可以用各種原料打印三維模型，使用3D 輔助設(shè)計(jì)軟件，工程師設(shè)計(jì)出一個(gè)模型或原型之后，無(wú)論設(shè)計(jì)的是一所房子還是人工心臟瓣膜，之后通過(guò)相關(guān)公司生產(chǎn)的3D打印機(jī)進(jìn)行打印，打印的原料可以是有機(jī)或者無(wú)機(jī)的的材料，例如橡膠、塑料、甚至是人體器官，不同的打印機(jī)廠商所提供的打印材質(zhì)不同。
3D打印機(jī)--發(fā)明
發(fā)明伊始
三維打印機(jī)不僅使立體物品的造價(jià)降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來(lái)三維打印機(jī)的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。
據(jù)報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家近日發(fā)明了一種可打印出三維效果的打印機(jī)，并已將其成功 可打印出塑料制成的固體制品
推向市場(chǎng)。普通打印機(jī)能打印一些報(bào)告等平面紙張資料。而這種最新發(fā)明的打印機(jī)打印出的都是塑料制成的固體制品，它不僅使立體物品的造價(jià)降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來(lái)三維打印機(jī)的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。
在此之前，三維打印機(jī)數(shù)量很少，大多集中在“科學(xué)怪人”和電子產(chǎn)品愛(ài)好者手中。他們主要用來(lái)打印像珠寶、玩具、工具、廚房用品之類(lèi)的東西。甚至有汽車(chē)專(zhuān)家打印出了汽車(chē)零部件，然后根據(jù)塑料模型去訂制真正市面上買(mǎi)不到的零部件。
現(xiàn)在人們可以在一些電子產(chǎn)品商店購(gòu)買(mǎi)到這類(lèi)打印機(jī)，工廠也在進(jìn)行直接銷(xiāo)售。不過(guò)物以稀為貴，一套三維打印機(jī)的價(jià)格從一般的750美元到上等質(zhì)量的27000美元不等。
科學(xué)家們表示，目前三維打印機(jī)的使用范圍還很有限，不過(guò)在未來(lái)的某一天人們一定可以通過(guò)3D打印機(jī)打印出更實(shí)用的物品。
人體骨骼打印
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，在不久的將來(lái)外科醫(yī)生們或許就將可以在手術(shù)中現(xiàn)場(chǎng)利用打印設(shè)備打印出各種尺寸的骨骼用于臨床使用[2]。這種神奇的3D打印機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)被制造出來(lái)了，而用于替代真實(shí)人體骨骼的打印材料則正在緊鑼密鼓地測(cè)試之中。
在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，這種骨骼替代打印材料已經(jīng)被證明可以支持人體骨骼細(xì)胞在其中生長(zhǎng)，并且其有效性也已經(jīng)在老鼠和兔子身上得到了驗(yàn)證。未來(lái)數(shù)年內(nèi)，打印出的質(zhì)量更好的骨骼替代品或?qū)椭饪剖中g(shù)醫(yī)師進(jìn)行骨骼損傷的修復(fù)，用于牙醫(yī)診所，甚至幫助骨質(zhì)疏松癥患者恢復(fù)健康。
3D打印技術(shù)最近迅速興起，成為炙手可熱的新型產(chǎn)業(yè)，它可以打印的立體產(chǎn)品種類(lèi)正迅速增加。為了打印骨骼材料，博斯和她的同事們使用了一臺(tái)商業(yè)銷(xiāo)售的ProMetal 3D打印機(jī)進(jìn)行測(cè)試。這種3D打印機(jī)最初的設(shè)計(jì)目的是為了打印金屬件。它會(huì)逐層噴灑塑料膠粒在一層粉末基底之上并逐層成型。每一層的厚度僅相當(dāng)于人的頭發(fā)絲寬度的一半。
這種骨骼支架的主要材料成分是磷酸鈣，其中還額外添加了硅和鋅以便增強(qiáng)其強(qiáng)度。當(dāng)它被植入人體內(nèi)之后可以暫時(shí)起到骨骼的支撐作用，并在此過(guò)程中幫助正常骨骼細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育并由此修復(fù)之前的損傷，隨后這種材料可以在人體內(nèi)自然溶解。
科學(xué)家們花費(fèi)4年時(shí)間才找出這種材料的合適配方，其中涉及化學(xué)，材料學(xué)，生物學(xué)和工藝科學(xué)的諸多學(xué)科。
3D打印機(jī)--原理
3D打印是添加劑制造技術(shù)的一種形式，在添加劑制造技術(shù)中三維對(duì)象是通過(guò)連續(xù)的物理層創(chuàng)建出來(lái)的。3D打印機(jī)相對(duì)于其他的添加劑制造技術(shù)而言，具有速度快，價(jià)格便宜，高易用性等優(yōu)點(diǎn)。
3D打印機(jī)就是可以“打印”出真實(shí)3D物體的一種設(shè)備，功能上與激光成型技術(shù)一樣，采用分層加工、迭加成形，即通過(guò)逐層增加材料來(lái)生成3D實(shí)體，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)完全不同。稱之為“打印機(jī)”是參照了其技術(shù)原理，因?yàn)榉謱蛹庸さ倪^(guò)程與噴墨打印十分相似。隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們已經(jīng)能夠生產(chǎn)出與原型的外觀、感覺(jué)和功能極為接近的3D模型。
說(shuō)的簡(jiǎn)單一點(diǎn)，3D打印是斷層掃描的逆過(guò)程，斷層掃描是把某個(gè)東西“切“成無(wú)數(shù)疊加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后疊加到一起，成為一個(gè)立體物體。
使用3D打印機(jī)就像打印一封信：輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺(tái)噴墨打印機(jī)上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在3D打印時(shí)，軟件通過(guò)電腦輔助設(shè)計(jì)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(jī)上，后者會(huì)將連續(xù)的薄型層面堆疊起來(lái)，直到一個(gè)固態(tài)物體成型。3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料。
3D打印機(jī)--應(yīng)用
3D打印機(jī)的應(yīng)用對(duì)象可以是任何行業(yè)，只要這些行業(yè)需要模型和原型。以色列的Objet公司認(rèn)為，3D打印機(jī)需求量較大的行業(yè)包括政府、航天和國(guó)防、醫(yī)療設(shè)備、高科技、教育業(yè)以及制造業(yè)。
3D打印機(jī)--前景
恩里科·迪尼稱，他已經(jīng)在和建筑大師諾曼·福斯特、阿爾塔空間公司等進(jìn)行討論，希望能設(shè)計(jì)出一種可以使用月球塵土的打印機(jī)，屆時(shí)在月球上就可以使用這種打印機(jī)快速的建造出人類(lèi)的月球基地。
預(yù)計(jì)2050年實(shí)現(xiàn)3D打印機(jī)制造飛機(jī)
歐洲飛機(jī)制造公司Airbus的設(shè)計(jì)師透露3D打印飛機(jī)打造計(jì)劃，預(yù)計(jì)2050前達(dá)成。
據(jù)Forbes報(bào)導(dǎo)，此計(jì)劃將使用機(jī)庫(kù)般大小的3D打印機(jī)，制造飛機(jī)零件，Airbus的員工Bastian Schafer描述他的構(gòu)想：此架飛機(jī)80米長(zhǎng)，曲面機(jī)身由透明材質(zhì)制成，乘客就感覺(jué)彷佛翱翔在云端中。
Airbus提出的概念型飛機(jī)具自我清潔功能，在2011年時(shí)已完成內(nèi)建類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、抗氧化空氣，以及體熱采集設(shè)備，Schafer在過(guò)去兩年集合一群Airbus工業(yè)設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì)，為了這概念而努力，他表示：「這個(gè)機(jī)會(huì)讓我們能做些不一樣的事」。
