數字建模

首先我們需要藉助三維設計軟體，將我們需要列印的模型，透過三維設計軟體（常用的三維建模軟體有SolidWorks，PorE等）建模出來。

生成切片

建模出來的3D模型的檔案，需要轉換成3D印表機能夠識別的檔案，這就需要藉助切片軟體，將3D建模的檔案轉換成G-Code程式碼，G-Code也就是3D印表機能夠識別的檔案格式。

列印繪製

3D印表機讀取SD卡中的G-Code檔案，然後G-Code每行資訊，然後控制噴頭向X，Y，Z方向進行移動；與此同時，噴頭也會把列印材料融化成絲狀，一層層附著在列印臺上。這樣經過移動噴頭，一層層材料堆積繪製，經過若干長時間，3D模型也就慢慢呈現在我們的面前了。

3D列印技術的特點，在於其幾乎可以製造任意的三維實體，列印的產品是無縫銜接的，一體成型，結構之間的穩固性和連線強度要遠遠高於傳統方法，而且不受產品結構和形狀的限制。

3D印表機出來幾十年，但在最近幾年開發受到外界廣泛關注，這是一件值得慶幸的事情。同時，也會加速3D列印產業的快速發展。

目前，隨著3D列印技術逐漸成熟，房子，車子，人體器官等應用逐漸浮出水面，那麼，對於未來任何實物，我們都可以想象，3D印表機都是有可能實現列印的。

3d印表機是3D增材製造技術用到的機器，它是一種以數字模型檔案為基礎，運用粉末狀金屬或塑膠等可粘合材料，透過逐層列印的方式來構造物體的技術。

首先透過3d設計軟體，比如solidworks,UG,等軟體。設計出來你所要製造的零件，匯入到切片軟體中，就把零件切成很多平面，每個平面又包含所有的路徑資訊。最後用到的就是3D印表機。3d印表機一層一層的把薄層打印出來，上一層覆蓋在下一層上，並與之結合在一起，直到物件列印成形。

3維設計軟體設計零件

切片軟體把零件切成一層一層的資料

3D印表機按材料及成型方式不同有很多不同型別：

LOM，這是以塗有熱熔粘b合劑的紙張層疊、鐳射切割輪廓來成型的形式；

SLA/DLP，利用液體光敏樹脂在紫外光照射下能快速固化為固體的方法來成型；

SLS，鐳射選擇性燒結成型（原料可以是塑膠粉末、陶瓷粉末、金屬粉末等）；

FDM，利用塑膠絲熔融後逐層列印成型；

3DP，原料是粉末加樹脂，可列印彩色；

我們比較常見的是SLA/DLP印表機和FDM印表機。SLA/DLP印表機俗稱光固化3d印表機，利用的是特定的樹脂材料在紫外線照射下會變硬凝固，沒有紫外線照射的話是液體的特性。SLA技術是第一代光固化主流技術，它在國內有多種翻譯叫法，如立體光刻、立體印刷、光造型等等。SLA成型技術不僅世界上最早出現並實現商品化的一種快速成形技術，也是研究最深入、應用最廣泛的快速成形技術之一。

SLA成型技術的基本原理，就是主要透過利用紫外鐳射（355nm或405nm）為光源，並用振鏡系統來控制鐳射光斑掃描，鐳射束在液態樹脂表面勾畫出物體的第一層形狀，然後製作平臺下降一定的距離（0.05-0.025mm之間），再讓固化層浸入液態樹脂中，如此反覆，最終完成實體列印。

SLA 3d印表機基本原理圖

數字光處理DLP,是在SLA技術出現的十餘年後才出現的，該技術也是業界公認的第二代光固化成型技術，距今也有20多年的發展歷史了。DLP技術最早是由德州儀器開發出來的，主要是透過投影儀來逐層固化光敏聚合物液體，從而創建出3D列印物件的一種快速成型技術。

這種成型技術首先利用切片軟體把模型切薄片，投影機播放幻燈片，每一層影象在樹脂層很薄的區域產生光聚合反應固化，形成零件的一個薄層，然後成型臺移動一層，投影機繼續播放下一張幻燈片，繼續加工下一層，如此迴圈，直達列印結束，所以不但成型精度高，而且列印速度也非常快。

DLP 3d印表機的基本原理

SLA和DLP使用的耗材都是光固化樹脂，並且兩種成型技術原理非常類似，因此業界把這兩種3d印表機當成一種機器看待。但二者在很多方面其實仍然有差異的。

1.機械結構。DLP用的是投影儀的數字光源，而SLA用的是紫外線鐳射光源。

2.成型速度。由於DLP的工作原理是採用投影儀成片成片的來逐層固化光敏聚合物液體的，所以列印速度非常快；而SLA則是使用鐳射束在液態樹脂表面勾畫出物體，由點到線，再由線到面形成實體模型，因些工作效率要遠低於前者。

3.列印精度。理論上說，二者的列印精度無任何差異，均能達到微米級的列印精度。不過，由於DLP3D列印機發出的光是扇形光，因此在列印過程中會發生散光現象，容易導致邊緣部分會模糊不清；而SLA 3d列印機發出的光是一條直線，因此後者在實際列印精度上稍有優勢，但差距並不明顯。就拿創想三維新一代DLP光固化3d印表機DP002來說，列印精度高達到20-50微米左右，因此成型表面非常光滑，肉眼完全看不到FDM機型的臺階效應，因此適合用於牙科義齒、珠寶首飾、動漫手辦等對列印精度要求高的領域，目前價格在五萬多人民幣。

新型光固化產品LCD光固化3D印表機。SLA和DLP光固化3d印表機的缺點就是價格昂貴，大大限制了家用的普及。後來出現了的LCD光固化成型。我們先來說說他成型原理。其實與DLP成型技術相比，最簡單的理解，就是DLP技術的光源用LCD來代替，其他基本差不多。說白了就是需要紫外線透過的地方，lcd螢幕什麼也不顯示，就是透明。不需要紫外線透過的地方顯示黑色，就擋住了紫外線。把昂貴的振鏡或者DLP光源換成廉價的LCD螢幕，成本大大減低，整臺機器價格可以降低到幾千元。不過，由於該成型技術需要使用大功率紫外光照射，並利用透過的紫外光進行固化成型。而LCD液晶屏本身就是怕紫外線的，被照射後會快速老化，同時該核心部件除了要經受耐熱和高溫散熱的考驗外，還要承受幾十瓦405LED燈珠的高強度烘烤，因此使用壽命非常短,若經常使用的話，其核心部件LCD屏往往在一到兩個月就會被損壞。

最後就是大家熟悉的FDM印表機。FDM的材料一般是熱塑性材料，如蠟、ABS、PLA，尼龍等（目前常用的是ABS和PLA材料）。以絲狀供料。材料在噴頭內被加熱熔化。機器接受到切片軟體生成的的軌跡運動資訊，轉換為步進電機的轉動，帶動噴頭運動，噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動，同時將熔化的材料擠出，材料迅速凝固，並與周圍的材料凝結。打好一層厚，平臺往下移動一定距離（一般是0.1或者0.2mm）,再列印下一層，兩層粘合在一起，構成立體的零件，直到所有的層列印完畢。這裡可以看出FDM印表機的精細度主要取決於噴頭的直徑。噴頭直徑越細，出絲也就越細，打印出來的零件就越精細，目前家用的噴頭直徑一般在0.1-0.6mm之間。

FDM 3d印表機的原理

常見的FDM 3d印表機

FDM印表機主要優點：

1成本便宜，非常利於家用普及，現在已經開源了，甚至可以自己在家組裝一臺。所需的圖紙網上很多，零件在購物網站上也很齊全，組裝一臺成本不過1000-2000元左右。也可以購買成品，國內知名的3d印表機生產廠家也很多。

2材料價格低，容易獲取，材料安全無毒。一公斤材料價格在幾十到幾百元，購物網站上可以很方便購買。

3裝置維護簡單。

FDM印表機主要缺點：

1列印精度較為普通，目前家用噴頭直徑最小0.1mm，所以精度只能達到0.1mm。相比於光固化精度就差很多，過於精細的結構效果不好。

2由於材料受熱融化再冷卻凝固，零件成品有輕微的變形，特別是使用ABS材料時，對於尺寸要求非常高的設計要慎用，不過現在改進了材料特性， 這一缺點也逐漸克服。

3列印時間過長，這也是FDM印表機最大的問題，列印小的零件時間在幾十分鐘到幾小時，大型零件就更長了，時間以天計算。

3D列印是一個特別時髦的概念。這就像我們小時候聽的那個兒童故事，叫咕咚來了，但是很少有人知道咕咚到底是個啥。你看，3D列印也有點像，現在是產業界很關注，政府各種扶持，資本界真金白銀往裡扔，媒體又各種熱捧。

但是3D列印在精英階層內部其實是有兩種很分歧的觀點的，有一派是熱捧，有一派是認為它根本不重要。但不管怎麼樣，既然這麼熱，咱們還是得說道說道。

在這兩派觀點當中，其實各有它的領軍人物和旗幟性的觀點。比如說，在熱捧派當中有這麼一位，叫克里斯•安德森，是原來美國大名鼎鼎的《連線》雜誌的總編，這個人是網際網路界的一個理論大神，曾經創造了很多炙手可熱的概念。

但是他在沒到五十歲的時候，突然做了一個決定，決定離開網際網路界，投身3D列印界，並且創業開辦了一家公司。到2012年的時候，突然又捧出了這麼一本書，叫《創客》，呼籲或者說預言第三次工業革命的爆發。所以這個判斷都是非常樂觀的。

可是反方面也有人認為3D列印不是什麼了不起的事情，其中典型人物就是我們華人郭臺銘先生，富士康的大老闆。郭臺銘說，如果3D列印要靠譜，我這郭字給它倒著寫。那個東西能行的呀？又不能量產，材料又非常受侷限，碰掉到地上還能打碎了，那個東西能比得上我這幾萬條流水線嗎？

所以這兩種觀點我們很難說誰對誰錯，因為發出這個聲音的人都是人類的精英，他們都是根據自己的歷史知識和現實視野做出來的判斷，都一定他的道理。到底什麼是3D列印，它給人類未來會帶來什麼樣的改變，以及用何種方式帶來改變。

那我們就先來說說什麼是3D列印吧。這個D字其實就是英文dimension的首字母，就是維度的意思，二維就是平面，三維就是空間。我們小時候看廟會的時候有人畫糖人，拿一個小勺，裡面是融化的糖，在一個平面上畫出各種圖形，什麼小貓、小狗，那其實就是最古老的3D列印嘛，雖然是一個平面，但是它畢竟在空間裡面突起那麼一小點，有點三維那個意思。

對，所謂3D列印呢，就是在這個基礎上，用列印的技術一層一層地去堆疊材料，使它成為一個在三維空間當中的一個實體。核心就是兩部分，第一部分噴嘴在前面滋啦滋啦噴，後面是一個計算機，裡面有各種各樣的資料模型，指揮這個噴嘴進行動作。它其實就是人類獲得一個實體物品的製造方式。

原來的工業社會用的是什麼方式呢？現在我們稱之為叫減材製造，就是把原材料當中我們不需要的那部分摳掉，然後獲得我們所需要的物品。

可是3D列印就不是這樣啊，它是透過噴各種各樣的材料，當然材料五花八門了，什麼都有，有的是尼龍，有的是樹脂，有的是塑膠，還有很高階的，比如說噴鈦金屬，還有噴各種生物的分子的。但是不管怎麼樣，它都是用一種叫增材製造的方法，是用加法，從零開始一點一點堆出你想要的那個東西。

原來的工業製造有邊角料的浪費的空間，但是3D列印把這個問題徹底解決了，在3D列印的工廠和實驗室裡，你絕對看不到邊角料，有多少用多少，用多少備多少原材料。所以剛開始，我就是為它這點很省成本的特點很興奮。後來再一看，3D列印還有好處，就是它可以製造非常複雜的圖形。 但是萬萬沒想到，有些專家在告訴我們，說3D列印真正的含義不是什麼增材製造，而是用資料可以遠端驅動的製造。你看，這個含義就不一樣，甚至有人喊出了一句話，他們說3D列印是壓在工業社會這頭駱駝脊樑上的最後一根稻草，你聽聽。

這話啥意思？就是我們華人，至少這一代人非常熟悉的工業社會的那個整個的場景，馬上就要迎來一個終結者，那就是3D列印。