图1 一个小型的3D打印模型，采用溶融沉积造型工艺(FDM)：大多数3D打印机的功能如同喷墨打印机，只是基于三维

3D打印技术节省时间，因为其生产无需等待模具和部件的供货。所需要的部件在现场就被生产出来了，这节省了运输路途中所耗费的时间，以及降低了短期必备的预库存的必要性。如果打印成型件代替单一的样品，以大规模生产为基础，这种技术效率更高。

从技术角度讲，3D打印集成了很多方法。但他们的共同点是都具备一台计算机，因为需要计算机形成个性化的3D轮廓。此外，其功能原理很多。在任何情况下，都是用数据通知正在成型的部件，在哪个位置应该增材或者更改。

3D轮廓数据可通过CAD软件或者连接一个扫描机提供。打印机和扫描机的连接可以说就是一个3D复印机。扫描机将现有的模型瞄准、扫描，然后生成数据。物体被准确地复制，或者复制出与其相配合的反面部件，这种技术也可广泛应用于医疗领域。

不属于3D打印

很多设备实际不属于3D打印机。而是自动化代替手工工作的机床。特别是如果他是由乐高积木组成，更确切地说是可爱的玩具。其工作原理如同喷墨打印机。一种液体物质从容器流入到预定的模具表面上，固化或者干燥成形。有图案的薄煎饼或者Nutelabild也是采用同样的方法制作。与普通的机床相比，如同几十年来在模子上浇注夹心巧克力一样，没有创造性。

图2 这个造型名称为四项叶，纯装饰品：是由3D on Demand公司生产的。由一个“铸件”制成，采用传统工艺加工这样复杂的部件根本不可能实现

甚至纸和塑料薄膜加工，当然也不是真正的打印过程，而更接近一种自动化工艺：叠层实体制造工艺(LOM)机器将薄层重叠放置，用激光切割工件。

真正的3D打印基于三维

真正的3D打印离世界还很遥远。他采用工业原材料，如金属、塑料、树脂以及牙科技术感兴趣的陶瓷材料。真正的3D打印机基于三维。与平锅煎饼不同，材料被重复涂敷到很多层面上，同时每个层面被连接在一起。所形成的工件如同一个铸件。实际是在多层面上重复2D打印技术。

举例说明：Dita和Teesede品牌的服装就是单件印制，接着上色、安装饰品和缝制在一起。保护敏感水果的网状物实际上源于打印机。

三种重要的工艺方法

1. 溶融沉积造型工艺(FDM)

这种工艺类似用油墨在纸上打印。采用热塑性塑料打印。塑料在热效应下熔化，然后成为易于成型的丝状聚合物材料。这个丝状聚合物材料被缠绕在设备上。在印刷过程中被缠绕丝状聚合物材料加热送入到运动着的喷嘴内。喷嘴将材料浇注到电脑预定的位置表面上，一层堆积结束后，接着堆积第二层，这样逐点、逐线、逐层熔化，堆积形成3D结构。

整个堆积过程结束后，打印出一个相对粗糙轮廓的部件。因为层的厚度相对比较大。必要时需要对工件进行手工修整。除此之外，带悬挂件的复杂模型还需要支撑结构。否则，材料会往下流。有些设备同时还会浇注到支撑部分。这时用户一定要准确定位支撑部分。因为这种工艺的打印机采用的是FDM工艺，材料相对低廉，总体性价比高，比较适合家用。

2. 选择性激光烧结工艺(SLS)

激光烧结也是通过预热工作的。与溶融沉积造型工艺(FDM)相比最大的区别是粉末状材料被覆盖到工作台面上。材料可选用金属、塑料或两种材料之混合物。激光通过表面(或者工作平面相应运动)熔化，颗粒状的材料在预定处熔化、粘接，待一个表面层烧结结束后，再重新堆放一层。计算机控制的激光按照轮廓一层一层堆积。

因为粉末悬挂支撑，所以无需支撑结构。加工好的部件从粉末中取出，进行清理。根据材料不同，为了保持材料稳定性，还需要最终的热加工。相对粗糙的表面可通过机械抛光处理，没有被熔化的材料可重复利用。

一种工艺是选择性激光熔化(SLM)，这种方法，其原材料全部熔化。通过大量的预热，材料原始颗粒性能达到99%。同样采用电子束(EBM)的方式，可生产出实心、无气孔和坚固的部件。

3. 立体光固化成型法(SLA)

立体光固化成型法采用液态光敏树脂材料原料。通过光固化材料表面。液态人造树脂在可调节平面高度的槽内。激光聚集到光固化材料表面，使之准确凝固。当一层加工完毕后，工作平面下降几个微米，继续覆盖另一层树脂。

这种方法同样需要同步成型的支撑机构，以固定悬挂的部件。在与主体没有连接时，否则会发生下沉。如果部件加工完成，将原型从树脂中取出并清洁处理。之后，大部分还需要将其放入UV炉最终固化。

买得起的3D打印机

简单的3D打印机工作原理采用FDM。有越来越多的人都能买得起。目前低于1000欧元的打印机或者打印机组件已经出现在专业商店内。每个拥有足够CAD知识的爱好者，都可以打印自身所需要的图形产品。设备的费用和耗材也正处于下降趋势。

如果有人需要这项技术，这个人可以在专业的公司订购其孤本，公司必要时将原型进行数字化处理，然后将加工好的部件寄送到家中。这样每个人花很少的钱就可以修复他的灯具或者电器。否则的话必须购买缺失的备用件。

但有些图形轮廓是不存在的，因为大多数体积是每立方厘米计算。那将更便宜了。另外，感兴趣的父母还可以用500欧元，让3D超声波数据打印出塑料婴儿，直至他的婴儿出生时做为胎儿模型画像欣赏。

有了婴儿，他需要空间。那么怎样通过3D方法建设新房?用3D形式打印现在也可以实现。先把房子组成部件依次打印出来，然后按照计划组装。在荷兰就有一个供参观者参观的3D打印房子。

西方世界应用更多的塑料，因为每一个家庭的3D打印机要满足其打印的愿望。怎样将用过的塑料至少重新再利用?

理想的是，一个用过的塑料瓶放置到打印机的一个井状的容器内，几分钟后按照自己给孩子设计的玩具被生产出来。实际上这种现场回收再利用已经应用于办公用纸，其接着将被利用到卫生间内。

3D Systems公司许诺，他们生产的3D打印机是可以采用剩余材料作为原材料的。事实上并不完全是这样，实际上打印机用塑料制品组成的，其中只有25%是再利用的塑料。每个打印机对应3个水瓶。虽然不是很多，但是至少已经开始尝试。

图3 真是奇迹：这样一个运动着的齿轮系统出自于3D 打印机

每项技术应完美得如同人类一样，和谐、乐于助人，由人来操作。3D打印的安全性必须要得到重视以及妥善管理。因为首个射击武器已经打印出来。军队要在使用现场生产武器。如果军队急需一种武器，通过打印机打印，几个小时便取代了数天的推迟。

创业者前景美好

在这个领域还有很多分支可以开发。除了持续的研究，很多年轻的企业在开发商业化和继续发展各种平面的可能性。前景非常看好。虽然这项技术出现已经20多年，但直到现在才有明显的进步，因为打印机大量地进入了市场。更多的应用领域潜力还待开发。工业中的快速模具和快速制造迅猛发展：模具从打印机出来或者整个生产将由3D打印完成。

图4 采用FDM工艺打印出的塑料件：明显可见的纹路是通过喷嘴而形成的

教育机构增添了新的专业学科。维尔茨堡和世界上另外三所大学增加了组织工程研究学科——这是一门以细胞生物学和材料科学相结合，进行体外或体内构建组织或器官的新兴学科。采用传统的材料复制骨骼、假肢或者牙质的项目前景也非常好。适合个体化耳结构的助听器或者个体化的石膏带的舒适度也因此得到了明显的改善。

一个台湾的研究学者曾预言：20年之后可能实现用打印机打印分子。这个打印机将采用纯化学元素，它可以自身进行复杂的连接，在世界上任何一个地方生产药品。所需要到巨大的数据量被存储在一个数据Clout。任由某个计算机调用。