3D打印(3Dprinting)技术又称三维打印技术,是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。灯罩、身体器官、珠宝、根据球员脚型定制的足球靴、赛车零件、固态电池以及为个人定制的手机、小提琴等都可以用该技术制造出来。
3D打印技术出现在上世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等方式实现快速成型的技术。它与普通打印机工作原理基本相同,打印机内装有粉末状金属或塑料等可粘合材料,与电脑连接后,通过一层又一层的多层打印方式,最终把计算机上的蓝图变成实物。
三维打印技术的魅力在于它不需要在工厂进行操作,仅仅用桌面上的打印机就可以打印出小物品。而自行车车架、汽车方向盘甚至飞机零件等大物品,则需要更大的打印机和更大的放置空间。这一技术如今在多个领域得到应用,人们用它来制造服装、建筑模型、汽车、巧克力甜品等。
1995年,美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。
2005年,市场上首个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。
2010年11月,世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。
2011年8月,南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。
2012年11月,苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。
2013年10月,全球首次成功拍卖一款名为“ONO之神”的3D打印艺术品。
2013年11月,美国德克萨斯州奥斯汀的3D打印公司“固体概念”(SolidConcepts)设计制造出3D打印金属手枪。
3D打印技术每一层的打印过程分为两步,首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水,胶水液滴本身很小,且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末,粉末遇到胶水会迅速固化黏结,而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下,实体模型将会被“打印”成型,打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型,而剩余粉末还可循环利用。
3D打印技术使用胶水和粉末都是经过处理的特殊材料,不仅对固化反应速度有要求,对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。
3D打印技术能够实现600dpi分辨率,,即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。由于打印精度高,打印出的模型除了可以表现出外形曲线上的设计,结构以及运动部件也可以完全展现。如果用来打印机械装配图,
齿轮、轴承、拉杆等都可以正常活动,而腔体、沟槽等形态特征位置准确,甚至可以满足装配要求,打印出的实体还可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。同时粉末材料不限于砂型材料,还有弹性伸缩、高性能复合、熔模铸造等其它材料可供选择。