3D打印改变未来生活

经常关注YouTube新闻的朋友可能知道，最近在YouTube上疯传一个关于3D打印的视频。一个名叫艾玛的两岁小女孩，由于她天生患有关节挛缩症（AMC），抑制了她的肌肉发展，严重影响了她的运动能力，她花了大部分的时间在经历手术和矫正治疗，但是一直没有什么效果。直到威尔明顿德尔研究所的Tariq Rahman博士和Whitney Sample设计师为其打印一个塑料外骨骼。艾玛通过这个3D打印机制作出来的人工骨骼已经可以自由移动她的手臂了。现在她可以玩玩具、自己吃饭、自己拿笔、开冰箱门，甚至拥抱自己的父母。简而言之，3D打印改变了她的生活！

3D打印为什么有这么神奇的功效呢？什么是3D打印？3D打印又是怎么工作的呢？今天我们就一起来走进3D打印的神秘世界。

科技扫盲—认识3D打印

3D是时下流行的一个热词，什么3D电影、3D电视、裸眼3D眼镜，让人眼花缭乱。那么什么是3D打印机？

3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层打印、叠加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为“打印机”只是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。3D打印实际上是添加剂制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层建出来的。3D打印机相对于其他的添加剂制造技术而言，具有速度快、价格便宜、高易用性等优点。

简而言之，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切”成无数叠加的片，3D打印就是一片一片地打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。它的具体操作类似机械设计中的3D建模，只不过3D打印是在打印后直接生成现实、物理的3D实体，后者则只是在电脑中生成虚拟的3D模型。由于3D打印需要打印出立体实物，因此它的结构也较常见打印机复杂，一般采取类似箱状的外形，内部空间比较大。

探秘3D—了解3D打印原理

通过上面的介绍，相信大家已经对3D打印机有个大概的认识。不过你知道它是怎么把3D物体打印出来的？下面我们就逐一为大家介绍3D打印机的工作原理。

3D打印机的结构

从上面介绍中我们知道3D打印使用分层加工技术，这个过程与喷墨打印十分相似，因此将其称为3D打印机。实际上它的物理结构和普通打印机大同小异，一般主要由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质这几部分组成，不同的地方主要在于耗材和介质不同，普通打印机的耗材和介质是由传统的墨水和纸张组成的，内容是打印在纸张上输出。而3D打印机主要是由胶水和粉末组成的，这些都是经过特殊处理的材料，但是对固化反应速度、模型强度以及分辨率都有很大关系。胶水和粉末既是耗材又是介质，3D打印机在接到打印指令时，会根据指令把胶水和粉末组合成指定的3D物体直接输出到终端。

3D打印如何输出3D实物

通过上面的介绍，大家知道3D打印机的耗材和介质都是胶水和粉末，3D实物就是通过粉末粘贴胶水形成3D固体实物。当然简单地将胶水和实物粘贴是不可能形成各种复杂的实物的，打印成3D实物的背后是各种技术的支撑。我们以打印脚掌模型为例。

第1步：先要在计算机中建立脚掌的三维图形，如果有实物则可以先通过3D扫描仪器将脚掌参数扫描到电脑中，然后导入到3D建模软件如DAVID laserscanner、ReplicatorG 3D中建立脚掌的3D模型，接着在计算机中对模型进行编辑，使之和实体参数完全吻合。

第2步：在电脑上完成3D建模操作后，电脑将打印指令发送到3D打印机上，打印机接收到指令后就会根据模型参数，使用打印机内置的胶管喷嘴将胶水喷到打印平台上形成一个超薄的脚掌图层。

第3步：完成底层的浇注后，由于打印的是立体脚掌，打印机接着会喷出紫外光模块将胶水固化作为支撑，这样后续的胶水则直接浇注在支撑上面。重复上述的操作，根据3D模型的参数将一层层胶水浇注在一起，最终形成3D脚掌模型。

第4步：完成所有图层的浇注后，胶水会自动固化在支撑上，最后使用高压水枪将支撑去除，最终胶水固化成的3D模型就完成了，这就完成了一件3D作品的打印操作了。

3D打印并不神奇

上面介绍的是3D作品的一般打印流程，虽然上面操作中只是以脚掌模型打印为例，实际上大部分3D打印的操作大同小异。首先需要在电脑建立3D模型（现在3D打印机设计已经非常简单，建模通过3D扫描仪直接扫描导入即可），接着发送打印指令给打印机，打印机就会自动打印出3D实物，因此把3D打印机看成是产品制造机器人更容易理解。

拥抱3D—3D打印改变你我生活

在过去由于3D打印技术的限制，3D打印更趋近医学、航天等一些离身边较远的高领域。不过随着3D打印机的逐渐普及，3D打印已经逐渐走进我们的生活。

在影视作品上，美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制很多完全适合演员的脸、颈部和头部的道具。在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中我们都可以看到3D打印机的杰作。

当然这些作品的打印需要比较专业的制作水平，不过随着3D打印机的普及，每个人都可以使用3D打印机为自己的工作、学习和生活服务。比如哪一天你家的家具某颗螺钉需要旋紧却找不到扳手，那么就用打印机打个扳手来使用吧；可爱的小侄子看中商场的新奇玩具爱不释手，那立刻回家把这玩具打印出来吧；航模爱好者还在为建立新航模苦恼，那也直接把设计好的航模打印出来吧。

3D打印技术实现了一种可能，只要你有一台电脑、一个想法，不管你在穷乡僻壤还是繁华都市，都可以通过自己的方式，改造这个世界—至少改变自己的世界。3D科技，改变生活，在不远的将来读者们也许就会有更真实的体验。