這是3D系統(tǒng)公司的總部，是由查克.赫爾( Chuck Hull)成立的公司，他在1986年的一項專利中描述了他發(fā)明的一項被稱作“立體光刻”的三維實體系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過一束紫外線光作用使像墨水一般的液體塑料薄層凝固，可以添加更多的液體塑料重復此過程。其他形式的3D打印術也出現(xiàn)了，但都是以疊加工藝的方式運作，一層一層地構建實體。
起初3D打印技術被認為是一種制作一次性樣品的一種方式，但隨著該技術的發(fā)展，更多的東西被作為成品打印出來(即人們熟知的疊加式制造技術)。特里.沃勒斯(Terry Wohlers)經(jīng)營著該領域的一家研究公司，根據(jù)他的信息，目前成品打印費用約占總打印費用的28%。他預言這一比例將在2016年超過50%，在2020年超過80%。但他認為，不可能會達到100%，因為快速而經(jīng)濟的樣品制造技術將依然是混合技術中的一個重要部分。
獨一無二
一次性樣品的生產成本可能高得驚人，而3D打印機可將成本大幅降低。現(xiàn)在很多生活消費品、機械零件、鞋子和建筑模型在繼續(xù)進行投產之前，都以3D打印形式出現(xiàn)，供工程師、設計師和客戶評估。任何變動可以在幾小時或一個晚上的時間內快速被重新打印，但一種新樣品進人機械商店要花上幾個星期的時間。有些設計人員已經(jīng)使用塑料和尼龍材料打印出現(xiàn)成的鞋子和衣服。荷蘭的時裝設計師伊里斯.凡.赫本(Iris van Herpen)已經(jīng)制作出令人嘆為觀止的3D系列服飾，走上秀臺。尚未有人可以打印皮質材料，但他們仍然在研究中。
由于在疊加式制造技術中很少有規(guī)模性經(jīng)濟，該技術最理想的是應用在低量生產領域。但也允許成品部件的大規(guī)模定制化。已經(jīng)有很多牙冠和助聽器外殼都是用獨立的3D打印機生產的。
擺脫傳統(tǒng)工藝的限制，疊加式制造技術可以幫助設計人員經(jīng)濟實惠地將之前被認為太過復雜的物品生產出來。這可能是出于美學方面的原因，但工程人員也發(fā)現(xiàn)了實際應用之處。例如，液體在圓形槽內比在鋒利邊角周圍的流動速度更快，以傳統(tǒng)方法很難在一個固體金屬結構中設計出圓形槽，但是對3D打印機來說輕而易舉。3T RPD，一家提供添加材料制造服務的英國公司，打印出用于賽車的齒形箱，帶有液壓用油光滑內部通道，替代了鉆出型直角彎管。據(jù)該公司總裁伊恩.韓禮德(Ian Halliday)介紹，該箱子不僅實現(xiàn)了齒輪速度變化更快，同時也將重量減輕了30%。基于相似原理，一架波音F-18戰(zhàn)斗機包含了很多打印部件，如通風管。
重量減輕是3D打印部件的一部分吸引力所在。物體一層層疊加，僅用足夠的材料來實現(xiàn)部件的運作是可能的。用傳統(tǒng)工藝進行建筑物構造，需要添加翼緣和支架，才可以利用機械工具對物體進行處理、打磨、建模，為待鉚接或焊接的部件表面做好準備。3D打印機可能對物品作為整體進行打印，不需要組裝。它甚至可以一次性制作出帶有可活動部件的機器。
大大節(jié)約材料成本后，有些產業(yè)前景可觀。在航空航天工業(yè)領域的金屬部件通常是從高成本的固體欽加工而成。這可能意味著90%的材料都被切除掉，剩余的金屬切削物對于飛行器的制作是毫無利用價值的。然而，欽粉末可用于打印飛行器門的支架、衛(wèi)星部件等類似物。據(jù)歐洲宇航防務集團( EADS )研究人員提供的信息，這些打印出的部件與一個加工出來的部件一樣經(jīng)久耐用，但只使用了原材料的10%，歐洲宇航防務集團是空中空客(Airbus)的母公司。
利用強大的計算機軟件技術生產高度復雜的設計圖，借助3D打印技術將設計圖轉化為實物，正在創(chuàng)造一種新的設計語言。3D印制品通常看起來生動自然。比利時Materialise公司的副總裁維姆.麥啟(Wim Michiels)說:“大自然已經(jīng)有一些非常有效的設計，對其進行模擬是很好的一個主意，這家比利時公司使用疊加式制造技術來生產一系列產品，包括醫(yī)療設備。例如，將一個精致的晶格狀天然骨骼內部結構整合到一種金屬植人體中，制作出的產品相比加工過的骨骼更輕，優(yōu)勢不會遜色，可更輕易地與病人自身的骨骼融合，也可精確制作出符合病人目標的產品。去年，在荷蘭就有外科醫(yī)生為一名患有慢性骨骼感染病的女士印制出一種全新的欽領制品。
很多公司現(xiàn)在正在思考疊加式制造技術將會對他們的產業(yè)帶來怎樣的影響。美國通用電氣就是一個例子，該公司正在探索如何將3D打印技術應用到其所有運營活動中。已經(jīng)有一種產品正在醞釀中，即，小型超聲掃描儀。這類掃描儀被醫(yī)生用來制作人體內部特征成像，如胎兒。成像控制器的尺寸、重量和成本都縮減了，但放置于人體上的換能器探針依然沒有得到很大改觀，而換能器探針的成本是該系統(tǒng)最貴的一部分。探針將高頻聲波的脈沖波進行傳輸，并接收反饋信號，利用回聲來產生圖片。它包括一種微型壓電結構，該結構需要對一種易碎陶瓷材料塊進行煞費苦心的微加工才能得到。
目前通用電氣公司已經(jīng)開發(fā)出一種疊加系統(tǒng)來打印傳感器。這將極大降低生產成本，并促成全新而低成本的便攜式掃描儀的誕生，不僅可用于醫(yī)療，也可用于檢測重要的航空結構和工業(yè)制品結構的缺陷問題。
跟隨復制
這一項技術可以走多遠?美國通用電氣全球研發(fā)部的愛德奇先生(Mr Idelchik)高瞻遠矚:“終有那么一天，我們會‘打印’出一種引擎。”但很多制造商，如通用和勞斯萊斯，認為會出現(xiàn)一種混合打印系統(tǒng)。系統(tǒng)可以生成一種型號的輪廓，節(jié)約材料，加工精確。
復制器，由英國的賽寶曼科技公司(Cybaman Technologies)制作的一種機器人快速制造系統(tǒng)已經(jīng)完成。其大小相當于一個大冰箱，可以實現(xiàn)去除材料加工，也可實現(xiàn)添加材料加工。使用一種基于激光技術的沉積系統(tǒng)來塑造一種基本形狀，由加工完成。恰如其名，該復制器也可以對放置在其內部的物體進行數(shù)字掃描，實現(xiàn)反向工程，產生一個精確副本建立所需的數(shù)據(jù)。
復制器接近現(xiàn)有技術，幾乎可以達到科幻小說中描述的傳送器水平。它可以掃描位于一個地點的物品，并告知位于世界另一端的另一個物品怎樣建立一個復制品。也就是說，例如，可以在不用運輸任何東西的情況下在遠處實現(xiàn)緊急備品的制作。通過對一個被破壞的物品進行掃描，對其進行虛擬修復，然后打印出一個全新產品，甚至不可用的部件也可以得到復制。但前提是不可得的部件和產品的數(shù)字圖書館可以在線呈現(xiàn)。正如由于電子書的出現(xiàn)可能永遠不會排除打印技術，零部件隨時可以獲得。服務技工在其貨車上配有3D打印機，或五金工具店中提供有部件打印服務。
3D打印機在偏遠地區(qū)也是作用頗大的。約翰內斯堡附近的瓦爾理工大學(Vaal University of Technology)的迪恩.德貝爾(Deon de Beer)正在從事一項被稱作創(chuàng)意產品實驗室(Idea 2 Product Lab)的項目研究，使用低成本的3D打印機進行培訓并激發(fā)學生對設計和制造的興趣。當一家相似實驗室在該院分校之一所在地—北開普敦郊區(qū)的阿普頓建立之時，團隊成員發(fā)現(xiàn)他們缺少一種特殊型號的扁平扳手。他們并沒有為將要寄過來的工具等待多日，卻打印出了同樣的產品并完成了工作。
德貝爾說，可以替代扳手的是，本該有一種小型塑料部件，或許可以固緊當?shù)匾患裔t(yī)院內設備的零件，或者修理一種農用機械。他相信3D打印機可以“造就一類新型機械工程師”，尤其是在農村地區(qū)。
有些人已經(jīng)有家用3D打印機。沃勒思說，工業(yè)3D打印系統(tǒng)起步價約為15 000美元，可以高到100萬美元。但成本更低的臺式機械正在造就一個全新的市場。市場參與者包括了業(yè)余愛好者、修理東西的熱衷者、修補工匠、發(fā)明人員、研究人員和企業(yè)家。有些3D打印系統(tǒng)可以成套配置，使用開放資源軟件。但3D打印機的大生產商也進人了市場。
用于生產大量樣品機械和工業(yè)機械的3D打印系統(tǒng)正在引領一種小型3D打印機消費市場，這種小型3D打印機被稱作酷比(Cube)，可制作玩具、棋子和裝飾品等類似物。一種被稱作“酷比化”( Cubify)的在線平臺正在被開發(fā)，它為大量用戶提供服務。價位1 299美元的酷比墨盒薄層材料實現(xiàn)了打印，就像固化硬塑料。大概3.5美元成本的材料生產的部件可達5.5英尺(140mm )。其質量尚未達到專業(yè)打印機的水平，但是對很多人來說，夠好了。高質量的創(chuàng)作品可上傳到Cubify的在線打印服務欄。
3D系統(tǒng)公司的首席執(zhí)行官說，新的范圍不僅僅是關于打印東西，也關系到產品制作過程的簡化，并讓人們能夠發(fā)揮網(wǎng)絡優(yōu)勢，共享創(chuàng)意。“這是一場個性制造業(yè)革命，”他說。
