3D 列印機是什麼以及如何運作？關於 3D 列印的一切

誰沒有夢想過只需在電腦中輸入計劃並按下打印按鈕就可以打印自己的裝飾品或作品？對於我們這些缺乏使用精緻工具天賦的人來說，答案肯定是響亮的「我們」！

列印實體三維物體的可能性不僅是那些不太熟練使用鑿子和錘子的人期待已久的事情，而且是各種製造商和研究人員多年來一直尋求的技術，他們試圖實現一種方法，允許以簡單且便宜的方式建造更多不同的物體，例如醫療植入物、建築碎片和其他元素。幸運的是，他們在3D 列印中找到了它。

什麼是 3D 列印機？它們是做什麼用的？

今天的 3D 列印已經成為現實，已經逃脫了測試實驗室的考驗， 儘管它們還沒有達到噴墨印表機或雷射印表機所具有的地位，但 事實是，這就是這些類型的設備將採取的道路，當它們價值和營運成本下降到普通用戶可以支付的價格，我們肯定會開始在城市的任何社區的任何PC 旁邊看到它們。

但該領域的範圍遠不止於此，因為我們還可以在汽車行業、原型構建等領域找到 列印技術 3D 3D 列印機在零件生產中佔有一席之地， 因為它們也可用於生產太空元件。正如我們所看到的，  3D 列印提供的應用隨著時間的推移將變成日常使用的設備。 如果您想了解更多信息，我們邀請您閱讀本文的其餘部分。

要理解什麼是 3D 列印機， 我們必須想到一種能夠透過逐層添加材料（通常是 ABS 塑膠）來產生三維實體的 設備，但正如我們稍後將看到的，它並不是唯一的設備。材料。也就是說，它允許我們在不需要使用任何類型的模具的情況下創建一個我們可以拿在手中的物體。

我們可以發現傳統的物體構建形式和3D 列印之間最重要的區別在於，在第一種方法中，要建模的物體是通過去除多餘的材料來獲得的，而 在3D 列印中，僅嚴格使用要使用的材料， 除了減少污染之外，還可以節省大量成本。

在這裡您可以了解其他類型的印表機以及什麼是紙張印表機。

3D列印機的工作原理

關於這些 3D 列印機如何完成其工作， 首先我們需要使用一些 3D 建模軟體（例如 Autodesk Inventor、Solidworks 或 Catia）創建的文件來「告訴」3D 列印機它應該建模什麼。應該指出的是，在軟體方面，在開源世界中也有非常靈活的替代方案，可以毫無困難且零成本地處理此類印表機，這對於小型企業和中小企業來說非常有好處。從這個意義上說，在這方面脫穎而出的開源應用程式是 OpenSCAD 和 FreeCAD。

但回到我們為 3D 列印機供電所需的文件主題，這些文件包含有關創建物件時必須遵循的座標的精確說明 ，並且通常使用隨身碟或內存透過 USB 引入印表機，但也有些 3D 列印機型號 可以直接連接到PC。應該注意的是，創建物件的計劃既可以由我們創建，也可以從專門從事此活動的網站下載。

3D列印機和列印材料的類型

目前，  3D 列印技術多種多樣， 顯然至少在未來幾年無法實現標準。這是由於3D列印本身還很年輕，這鼓勵每個製造商開發自己的技術並試圖將其事實上強加於行業。

然而，要理解這一點並不是一項非常複雜的任務，因為 當今 3D 列印技術之間的主要區別 在於印表機如何沉積不同層的材料來創建零件。

目前使用的其他技術包括 立體光刻 (SLA) 和 選擇性雷射燒結 (SLS)， 這兩種技術都在雷射光束的幫助下工作。第一種方法是逐層模製物體，但涉及使用光固化樹脂浴。在這種情況下， 使用紫外光雷射來固化用液體樹脂模製的物體。

什麼是 3D 掃描器？

當我們談論 3D 列印時，我們必須記住，要實現這一點，需要各種元素，因此除了 3D 列印機之外，我們還需要一台 3D 掃描儀，它允許我們捕獲和掃描我們要列印的物件。想用我們的3D列印機進行複製。

一般來說，3D掃描器的具體功能是使用從真實物體捕獲的數百萬個點來測量和編譯該物體的格式，這將以數位方式向電腦發送有關物體構造的必要資訊。

一旦 3D 掃描器掃描了真實物體，3D 軟體就會對捕獲的所有資訊進行分析，該軟體將負責組裝掃描器捕獲的點，以便能夠準備該物體的平面圖，即，創建一個多維圖像，然後可以使用3D 列印機列印。

在 3D 掃描器的範圍內，有不同的類型，其中我們可以提到三大類：接觸式掃描器、非主動接觸式掃描器和非被動接觸式掃描器。基本上，它的不同之處在於每種類型的掃描器用於收集我們正在掃描的物體的數據，然後在 3D 列印機上列印的方法。

在接觸式掃描器的情況下，為了進行操作，它們需要將要掃描的待複製物件放置在掃描器平台上。然後部署一個可以手動或自動操作的機械臂，並開始觸摸物體的不同角度，以收集所需的必要信息，以便軟體可以複製飛機。

對於非接觸式有源型掃描儀，其操作基本上包括向物體發射訊號，訊號在所述物體上反射數千次，以收集信息，隨後用於在 3D 中再現物體的平面。對於非接觸式 3D 掃描儀，它們可以使用不同的訊號捕捉替代方案，因此有些使用激光，有些則使用白光，甚至有些透過磁性系統工作。

另一方面，非接觸式被動式掃描器採用類似的掃描方法，但它不是發射訊號，而是在掃描要捕捉的物體時檢測紅外光的變化。這個過程是從與物體不同的距離進行的，以便創建所述物體的最完整的圖像。

非接觸式掃描儀的一個非常常見的例子是醫療領域中使用的掃描儀，即 CT 掃描或 MRI 等診斷影像設備中使用的方法。在這兩種情況下，3D 掃描儀所做的都是測量在患者體內傳播的信號，這些信號在身體組織上反彈或共振，當然不會造成任何類型的損壞，然後這些信號被重新發送到感測器。

掃描設備捕獲的所有這些資訊都會發送到具有先進 3D 處理軟體的計算機，該軟體將產生患者內部結構的多維影像。

應該注意的是，3D 掃描儀通常被稱為三維數位化儀，並且由於其特性和操作，它們應始終與包含能夠翻譯 3D 數位化儀發送的資訊的軟體的計算機結合使用，因為這將允許形成已數位化的物件的數字表示。

需要注意的是，無論是接觸式還是非接觸式 3D 數位化儀，幾乎所有情況下這些設備都以無線方式連接到電腦。同樣，由於大多數 3D 數位化儀基於光學資訊的捕獲，因此在許多情況下，它們不僅能夠捕獲掃描物件的形狀，還能夠捕捉該物件所具有的顏色和真實紋理。這使得使用 3D 列印機複製所述物件實際上可以成為原始物件的克隆。

3D列印

我們許多人都夢想擁有一種工具，可以讓我們 直接從簡單的電腦創建實體和 3D 零件， 而且該工具經濟、乾淨且易於操作。雖然這似乎要求過高，甚至更難獲得，但 事實是這樣的設備是存在的，它就是 3D 列印機。

3D列印機，雖然一開始只與工業領域和研究相關，但隨著時間的推移，它們變得更小，因此更便宜且更容易操作，直到達到我們想要的程度， 我們可以透過套件組裝自己的3D列印機。 最棒的是我們可以在家裡使用 3D 列印機，就像噴墨印表機一樣。

什麼是3D列印？

3D 列印是一種允許我們創建 3D 作品的技術， 即具有高度、寬度和長度的任何設計，這些設計儲存在使用者建立的電腦檔案中或使用稱為 3D 列印機的裝置從網路下載。

也可以使用特殊設備（基本上是掃描器）複製零件，然後在 3D 列印機上複製，但不幸的是，由於成本高昂，這種方法超出了普通用戶的承受範圍。

基本上，正如我們所提到的，要列印 3D 設計，您需要一台 3D 列印機， 它是一種類似於雷射或噴墨印表機的列印設備，不是其物理形式，而是其行為。這意味著要 獲得 3D 零件， 我們必須在軟體中載入包含設計的文件， 按下列印命令，3D 列印機就會開始工作。

最棒的是，為了執行此過程，我們不需要特殊的或準備好的計算機， 因為我們可以使用每天工作的同一台計算機。

噴墨印表機和雷射印表機與 3D 列印機的主要 區別 在於，後者不是透過噴嘴噴射墨水，而是 注入一種特殊的熔融塑料， 這種熔融塑料一旦排出，就會立即乾燥。需的形狀。

由於這種簡單性、實用性和易用性，  3D 列印機在許多領域得到越來越多的使用，不僅在工業或研究中，而且在家庭中，用戶可以透過 3D 列印零件  來充分利用其能力 。根據您自己的需求量身訂做。

3D 列印機 對於業餘愛好者、車間和技術服務以及其他需要此類方法的活動 也 非常有用，因為使用 3D 列印機，他們可以列印許多 不再有庫存或不再有庫存的備件和元件。

正如我們所看到的，  3D列印機的應用領域確實很廣泛， 只有我們的想像或知識對其施加的限制。

3D列印的製作方法

雖然3D 列印機的操作看起來很簡單，但事實是這些設備背後的技術非常複雜，因為要保證我們發送到這些機器上列印的部件按照 In 中定義的方式準確反映。系統，可以完美控制3D 列印機的馬達和零件的所有運動。

但幸運的是，用戶根本 不必了解3D 列印機的工作原理， 他們所要做的就是確保印表機已加載列印材料（在本例中為塑膠），然後發送要列印的零件。就像我們使用紙張印表機一樣，我們很少或根本不關心控制電子設備。

3D 列印機的這種易用性也適用於市面上所有類型的 3D 列印技術。 在所有此類印表機中，操作原理都是相同的，如下所示：

首先，將包含我們想要以 3D 列印的設計的檔案載入到我們使用的軟體中，例如，  Blender是這些活動中最常用的軟體之一，我們可以下載該軟體點擊此連結免費，或者 FreeCad，另一個非常流行的3D列印軟體，我們可以點擊此連結免費下載。

應該注意的是，要在 3D 列印機上列印的檔案  可以來自 Internet 上的 Thingiverse等網站，也可以直接由我們在上面提到的應用程式中建立。在這一點上，有必要澄清的是， 用於在3D列印機上列印的文件類型 是 “.STL”格式， 它包含有關單色工件的信息，或 “.VRML”， 它存儲有關該工件的信息。

之後，加載列印材料來列印工件， 這根據我們使用的 3D 列印技術的類型而有所不同 ，如下所示。最後，給予列印命令，3D 列印機開始工作。

3D印表機的類型

FDM 3D 列印

我們提到， 製作列印材料根據所討論的 3D 列印機類型而有所不同， 世界上最常用的是所謂的 FDM 或「熔融沈積列印」，這種方法使用塑膠（ 通常是 ABS） （丙烯腈丁二烯苯乙烯）或PLA（聚乳酸）， 並透過印表機的擠出機噴嘴分層鋪展在托盤中，並在其中成型。這種塑膠以卷狀長絲的形式供應。

SLA 3D列印

另一種類型的3D 列印技術稱為 SLA 或“立體光刻”， 這是一種使用紫外線光束投射到光敏樹脂上的方法，該樹脂在紫外線光束照射下固化。

SLS 3D列印

在預算較大的領域，也廣泛使用的是被稱為SLS 或「選擇性雷射燒結」的 3D 列印類型 ，其列印材料是陶瓷、玻璃、尼龍或聚苯乙烯粉末，根據受到的撞擊而熔化。雷射光束。

3D注射列印

最後，我們還 提供注射 3D 列印方法， 該方法透過使用化學物質在托盤中註入光敏聚合物層並固化。這種方法在操作上與噴墨印表機類似，只不過它們注入的是這些液體聚合物而不是墨水。

應該指出的是，這項技術是唯一能夠以全彩列印 3D 零件， 並且還允許列印額外平面或突起的技術。

開源 3D 列印機

3D 列印領域中存在的有趣替代方案之一是選擇製造我們自己的 3D 列印機，這不僅使我們能夠在設備上節省大量資金，而且還可以使其適應我們自己的需求需求。

為此，理想的方法是使用可用的開源 3D 列印機設計，並且在製造之後我們可以結合使用開源軟體來指定我們的設計。毫無疑問，這樣一來，我們家裡擁有一台3D列印機的投資成本就會大大降低。

正如我們所說，製造我們自己的開源 3D 列印機的一大優勢是能夠選擇最適合我們需求的型號，具體取決於我們要為該印表機提供的用途，即我們的用途要用它來使用，當然還要考慮到我們用於購買設備製造用品的可用預算。

一般來說，目前推出的大多數開源3D列印機都是基於其他原始設計而設計的，但它們有一系列修改，在某些情況下甚至可以由使用它們的用戶進行調整來進行製造。定制。

同樣，對於那些在電子領域沒有廣泛知識的人來說，市場上有製造套件，其中包括構建 3D 列印機所需的所有零件，以及製造過程中要遵循的計劃和步驟。當然，這些套件的價值可能比單獨購買零件要貴一些。

無論如何，我們必須記住，我們自己親手製造的 3D 列印機的成本總是比我們購買組裝的 3D 列印機所需的資金要低得多；我們基於開源設計所建構的設備成本不到一半。

另一方面，在開始購買零件來製造我們自己的開源 3D 列印機之前，建議正確分析和評估我們將為設備提供的用途，因為事實是，有各種各樣的模型可供選擇根據他們使用的三維列印方法而有所不同，因為它們是針對不同的任務和目標而設計的。

我們需要購買進行 3D 列印的耗材也將取決於此。一般來說，大多數開源3D列印機通常透過熱塑性擠出方法來運作，因此它們必須使用不同的塑料，其中最常見的是高密度聚乙烯（HDPE）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）和聚乳酸（PLA），所有這些都在市場上有售，並且與其他光聚合物相比成本相對較低。

3D列印將如何改變世界

幾年前，當這個想法剛開始被概述，並且開始討論創建可以複製三維格式的印表機的可能性時， 該計畫似乎是一個真正的烏托邦，只有透過科學的頁面才能實現小說小說。

然而事實是，3D列印背後的發展已經取得了長足的進步，經過數百次的試驗和錯誤， 終於有可能創造出第一台能夠在三維空間複製物體的列印設備。

不久之後，這項技術的巨大進步就普及到了大眾，雖然3D 列印機還沒有成為我們家中的必備品，但事實是，由於其方案和免費專利，今天任何人都可以 製作自己的產品。 3D列印機。

由於 3D列印提供了幾乎無窮無盡的可能性， 不僅在大規模上，而且在家庭環境以及世界各地的大大小小的公司中，許多人聲稱 3D列印帶來了 一場新的工業革命。

由於3D 列印過程中可以實現的材料 種類繁多 ，主要包括尼龍和聚苯乙烯等，因此 使用 3D 列印機可以列印最多樣化的三維物體， 從服裝、工具、房屋、各種零配件、醫療設備、食物 甚至人體器官。

因此，我們可以想像，3D列印技術無疑將在短時間內改變世界，對此，有很多專家表示，借助3D列印食品， 幾十年後甚至有可能消除世界飢餓，這當然引起了很大的爭議。

這正是一個處於全面開發階段的項目，由 NASA 與一系列公司共同發起， 旨在創建一台可以列印披薩的 3D 列印機。 同時，大型食品生產企業也已經開始在這方面進行各種試驗。

許多專家表示， 由於列印食物需要使用包含不同粉末和油的投入，因此 這種食物可以儲存數年，他們估計這可以消除或大大減少全世界的飢餓。

3D列印開始掀起波瀾的另一個領域是醫學領域， 毫無疑問，3D列印背後的技術將讓最先進的醫療創新迅速產生。

多年來，人們一直認為 3D 列印的主要好處之一是，隨著時間的推移，可以顯著改善對各種疾病的醫療護理，並治療迄今為止無法想像的損傷，從而實現三方面的驚人效果。維度技術。

有些已經幾乎投入使用，有些還需要改進才能實施 。

這就是為什麼，儘管這些創新中的大多數仍處於全面測試階段，因為它們非常新，但事實是，3D 列印技術將不可避免地徹底改變健康狀況，也許不需要太長時間就能看到它。 。

正如估計3D 列印可以幫助減少世界上的飢餓，並且還可以讓醫學為某些疾病提供即時答案一樣，估計隨著時間的推移， 這項技術也將有可能結束或大大減少住房問題。星球上。

隨著時間的推移，3D列印耗材的成本必然會下降，  3D列印也將侵入房地產市場， 而且，這方面的試驗已經取得了圓滿成功，到時候前不久，南加州大學的一組研究人員 建造了一台3D 列印機，使他們能夠分層製造一座房子， 只花了一天的時間就建成了。

這樣，多年來 用 3D 列印機建造的房屋將成為最便宜、最快的選擇， 這無疑會產生顯著的積極社會影響，不僅在存在住房問題的新興國家，而且在第三世界國家，由於全球危機導致成本競爭日益激烈。

另一方面， 由於可以用3D列印機製造的元件數量幾乎取之不盡， 因此使用該技術製造的紡織品和相關產品當然會變得越來越受歡迎。

想像一下，隨著時間的推移，列印成本的降低，想到我們每個人家裡都有一台3D列印機，出門前就可以列印出自己想要的就不再那麼奇怪了。 衣服、鞋子和配件，

為此，我們肯定要等待很長時間。然而，全球紡織業的大公司已經非常看好利用三維列印技術製造紡織產品所提供的可能性。

當然，所有這一切都會產生後果，原則上與工作場所有關， 因為製造不同元件所需的操作員數量將大大減少，儘管另一方面，與圖形開發相關的新行業和專業將出現生成此類設備的列印和處理。

另一方面，專家指出，3D列印的缺點之一是，它不可避免地會產生仿製品的增加，從而催生各種新的盜版市場。

此外，根據大量研究人員的觀點，  3D列印技術不僅會導致各種元素的盜版顯著增加， 而且該技術的大眾化可能會導致更危險的影響。

幾年前，一家名為 Defense 的北美武器製造公司 開發了第一款 3D 列印金屬槍，甚至開始上市。事實上，當工廠採用這項技術時，危險並不是隱含的， 而是當 3D 列印機成為每個人都可以使用的神器時，危險就會增加。

讓我們記住，正如所有技術一樣， 隨著時間的推移，3D 列印機及其耗材的成本將開始下降， 這將提供將該技術轉移到家庭環境的可能性，最終任何人都可以製造武器。

在這一點上，各國政府和世界立法必須強調 並在個人必須享有的自由與該自由可能造成的傷害（ 例如，當 3D 列印機落入壞人之手時）之間找到適當的平衡。