（1）3D 列印

3D 列印技術（3D Printing）是快速成型技術（Rapid Prototyping Manufacturing）的一種，它也被叫做增材製造（ additive manufacturing）。它的基本原理是，把一個透過設計或者掃描等方式做好的 3D 模型按照某一座標軸切成無限多個剖面，然後一層一層的打印出來並按原來的位置堆積到一起，形成一個實體的立體模型，聽起來跟高等數學中的積分有些類似。

說到 3D 列印，又就不得不提3D印表機：3D印表機又稱三維印表機，是一種累積製造技術，透過列印一層層的粘合材料來製造三維的物體。現階段三維印表機被用來製造樣品。 2003 年以來三維印表機的銷售逐漸擴大，價格也開始下降。

該技術可用於珠寶、鞋類、工業設計、建築、工程和施工（AEC）、汽車、航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理資訊系統、土木工程和許多其他領域。

最早的 3D 打印出現在上個世紀的 80 年代，價格極其昂貴且所能列印的產品數量也少得可憐。

過程原理：

3D 列印技術每一層的列印過程分為兩步，首先在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然後是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，而沒有膠水的區域仍保持鬆散狀態。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“列印”成型，列印完畢後只要掃除鬆散的粉末即可 “刨”出模型，而剩餘粉末還可迴圈利用。

3D 列印技術使用膠水和粉末都是經過處理的特殊材料，不僅對固化反應速度有要求，對於模型強度以及“列印”解析度都有直接影響。

技術優勢：

3D 列印技術最突出的優點是無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形資料中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產品的研製週期，提高生產率和降低生產成本。與傳統技術相比，三維列印技術還擁有如下優勢：透過摒棄生產線而降低了成本，大幅減少了材料浪費。而且，它還可以製造出傳統生產技術無法制造出的外形，讓人們可以更有效地設計出飛機機翼或熱交換器。另外，在具有良好設計概念和設計過程的情況下，三維列印技術還可以簡化生產製造過程，快速有效又廉價地生產出單個物品。

另外，與機器製造出的零件相比，打印出來的產品的重量要輕 60％，並且同樣堅固。

與之相對應的兩種技術是切削和鑄塑，但相比這兩種技術，3D 列印技術有自己的優勢，那就是不像切削那樣浪費材料，也不像鑄塑那樣要求先製作模具。一次成型，快速個性化定製是它的重要特點，這在小批次，多品種的生產中佔有非常大的優勢。

（2）3D印表機（3D Printer）VS 傳統印表機

雖說3D印表機與傳統印表機是兩類產品，但他們的工作原理還是挺像的，你能在 3D 印表機上看到噴墨印表機和鐳射印表機的影子。可能他們之間最大的不同在於：①3D 列印與傳統印表機相比，它能利用的材料更豐富，從沙子、塑膠、橡膠、尼龍到玻璃、鋼鐵，這些材料是不能被傳統印表機利用的；②傳統印表機用來列印平面圖形，是二維的，在列印過程中需要控制的是輸入的字和圖形在平面上的位置（橫縱軸，X/Y 座標），而 3D 印表機不光要控制一個點在平面上的位置，還要控制它在空間上的位置，或者說，給它加個 Z 座標，控制它的 X/Y/Z 座標，這樣才能把一個單位的材料放在一個指定的位置，形成一個立體模型。

二、3D 列印的歷史

1984 年，Ultra Violet Products 公司的 Charles Hull 開始研發 3D 列印技術，1986 年，他自立門戶，成立了現在的 3D 市場領軍者之一 3D Systems 公司（NYSE: DDD），併發布了第一款商用的 3D 印表機，2012 年 1 月，他們收購了另外兩家 3D 列印公司 Zcorp 和Vidar Systems；

1988 年，Scott Crump 發明了 FDM（溶融沉積制模）技術，並與 1989 年成立了現在的另一家 3D 列印上市公司 Stratasys（NASDAQ:SSYS），最近，Stratasys 還收購了以色列的 Objet公司。

1996 年，媒體第一次使用“3D列印”這個詞來稱呼當時的快速成型機，後來取代了之前的稱謂，成就了現在流行的 3D 列印這個概念；

2008 年，開源 3D 列印專案 RepRap 釋出“Darwin”，3D 列印機制造進入新紀元；同年，Objet 推出 Connex 500，讓多材料 3D 列印成為可能。

如今，3D 列印已經慢慢融入科研、生產、藝術設計、醫療等領域，打印出了巧克力、血管、腎臟、飛機、腳踏車、汽車、玩具、房子、衣服等等產品，已經開始慢慢改變我們的生活。

三、一些主流的技術手段

（1）選擇性鐳射燒結（Selective laser sintering，簡稱SLS），這種技術得用的材料為熱塑性塑膠，金屬粉末，陶瓷粉末等；

（2）直接金屬粉末鐳射燒結（Derect metal laser sintering，簡稱DMLS），可以利用幾乎任何合金作為材料；

（3）熔積成型（Fused deposition modeling，簡稱FDM），可利用熱塑性材料，金屬、可食用材料等進行成型製造；

（4）薄材成型（Laminated object manufacturing，簡稱LOM），舉個例子，把一張張的紙鋪上去累積而成的模型，當然金屬膜，塑膠膜也可以；

（5）光固化（Stereolithography，簡稱SLA），可利用的材料是光敏樹脂等聚合物；

（6）熔絲製造（Fused Filament Fabrication，簡稱FFF），利用PLA，ABS等材料；

（7）熔融擠壓成型（Melted and Extrusion modeling，簡稱MEM），可以搞定一些金屬，塑膠等；

（8）選擇性熱燒結（Selective heat melting，簡稱SHS），可以把一些熱塑性的粉末變成三維立體模型；

（9）利用石膏的 3D 列印，好處是上色非常容易，可以打出彩色的模型等等。

四、3D 列印的未來

雖然 3D 列印技術已經出現了近 30 年，但它還仍然沒有真正像個人電腦那樣走進千家萬戶，成為我們生活的必需品。儘管最幾年 3D 列印相關的技術正在日新月異的變化著，但它似乎還離我們的期待有一定的距離。那我們不妨根據我們的需求來暢想一下未來的 3D 列印的發展方向。

（1）材料越來越豐富

11 月，Objet 新推出的大型 3D 印表機 Objet 1000 已經支援列印 140 種材料，每次列印可同時利用其中的 14 種，相比初級的單頭單色單材料的 3D 印表機它已經非常強大，但我們生活中用到的物品是多種多樣的，只有更豐富更實用的材料才能讓 3D 列印儘快的融入生產和生活。

（2）實用性越來越高

從簡單的原型開發，到列印巧克力，到飛機上的鈦合金部件，3D 列印的成品已經越來越實用，相信隨著未來材料、機械、電子等方面的進步，3D 印表機很快發揮更大的作用。

（3）精度會越來越高同時速度更快

如果你把精度不高或者速度太慢當作否定 3D 列印的觀點的話，我只能說：每一種改變世界的技術都會經歷同樣的階段，不管是火藥還是計算機。怕的是你發現不了問題，沒辦法改進它。現在既然我們知道它的缺點，工程師們就一定會解決掉這些問題，這只是時間問題。

（4）家庭化、個人化、價格下降

每個家庭都有一臺印表機，就像每個家庭都擁有電腦、手機一樣？這是有可能的。現在最便宜的印表機已經賣到了 300 美元左右，甚至你還可以利用網路上開源硬體的相關資料自己製作一臺。每個家庭都需要一臺 3D 印表機嗎？也許是的。隨著 3D 印表機的功能越來越強大，能列印的東西越來越實用，越來越多，包括價Grand SantaFe來越便宜，相信很多人都會忍不住買一臺放家裡，不管是製作裝飾藝術品還是一些簡單實用的生活用具，它還是很有實用價值的。

經過接近20年的發展，華人造石行業已經進入了一個高度同質化、產能極度過剩和競爭極端慘烈的階段。人造石未來發展的突破口到底在哪裡？已經是業內有識之士苦苦思索了多年的課題。 最近幾年，人造石在工程裝飾領域的應用嶄露頭角，給人們帶來了新的希望。確實，如果完全按照傳統的模式，只是靠生產板材求生存，已經是步履艱難。而工程裝飾領域確實另外一番天地。首先，人造石美觀的質感和優異的造型，開始成為高階商務工程裝飾的新寵；其次，由於工程裝飾包含了大量的設計內涵，具有藝術美感，因此，人造石在這個領域已經不僅僅是一件產品，而是一種藝術表達方式，其價值遠遠不是人造石的本身成本所能比擬的；

第一，既然是藝術，就必然具有個性化和獨特性，因此，在工程裝飾領域，人造石就完全擺脫了傳統板材的同質化特性，而個性化的差異性往往就會帶來較高的附加值。正因為如此，已經有越來越多的傳統人造石板材生產企業開始涉入這個領域，板材廠加工程公司的模式正在成為這個行業的一股新潮。 目前的工程裝飾過程大致經過六個階段，首先，由藝術設計師進行造型設計，以目前的電子化設計手段而已，已經完全能夠設計出3D規格尺寸圖以及彩色效果圖；其次，人造石工程公司根據設計圖紙首先進行石膏模具的製作，透過不斷修改石膏模具來盡最大可能接近設計規格和尺寸要求；

第二，對石膏模具進行分段分解，目的是將大尺寸製品分解成易於生產、易於運輸和易於安裝的小尺寸部件；第四，石膏模定型以後，在石膏模上翻制玻璃鋼模具，成為後面生產的工作母模；第五，在玻璃鋼模具上生產人造石異形分段部件；第六，將各個分段部件運抵工程現場進行拼接安裝，並對安裝後的整體造型進行後處理。除此之外，對於某些彎曲度要求不大的部件，可以直接透過對人造石板材加熱彎曲的方法達到造型的目的，由於板材特性的不同，目前這部分造型材料多使用易於受熱彎曲的熱塑性亞克力板。 這種工藝過程雖然能夠保證在大體上符合工程設計的要求，但是卻存在著幾個致命的缺陷。首先，無論是石膏模的製作還是玻璃鋼模的製作，都難免會產生偏差，尤其是玻璃鋼模具存在變形的問題，因此，最終的產品經過拼接以後就會發現，區域性經常互相不規則的凹陷，雖然從遠處看能夠體現出原設計的美感，但是抵近觀察往往會發現很多問題，顯得做工粗糙。玻璃鋼模具的製作是一個非常專業的領域，需要非常細緻的工藝控制過程，而且，為了使玻璃鋼模具不易產生變形，需要在其背面進行各種結構支撐，同時，還需要一個很長時間的後固化過程，在冬季陰冷潮溼的環境下很難保證製作質量，極易出現變形。其次，無論是石膏模還是玻璃鋼模，對製作工人的素質和專業要求都比較高，勞動強度很大，一旦多個工程同時開工，就會造成趕工，很難保證模具質量；

第三，由於是個性化工程，因此，每個工程結束以後，模具就立即報廢，石膏模還可以進行回收處理，玻璃鋼模具就無法進行拆解和回收處理，久而久之，成百上千的玻璃鋼模具不僅成為公害垃圾，而且還會佔據巨大的存放空間；

第四，要想製作好的玻璃鋼模具，模具膠衣、模具樹脂、表面氈、短切氈等等都是必須的材料，而這些材料要比普通的玻璃鋼材料貴很多，如果因為工人制作技術水平問題造成報廢，將會使一筆很大的成本；

第五，生產週期漫長，由於完全是手工操作，而且受到生產當時環境的限制，無論是石膏模還是玻璃鋼模的製作過程都要耗費很長的時間，成為整個生產週期中佔用時間最長的階段，因此，整體生產效能受到極大的影響。 因此，如何能夠精確複製和高效生產成為人造石工程企業裝飾企業提升競爭力的關鍵因素。

3D印表機將會是解決這一難題的最佳技術手段。 所謂的3D印表機，又稱增材製造技術，就是按照三維設計要求，在計算機的控制下，透過對材料進行逐層疊加成型的工藝方法，達到精確複製的目的。由於完全省略了模具的製作過程，因此，在單件異形制品的生產方式下，具有比傳統透過模具翻制產品工藝高得多的生產效能。而且，整個生產過程完全自動化，具有極高的工藝穩定性。由於無需模具，因此，大大縮短了生產週期，實現了從設計到製品的一步到位生產過程，並且完全解決了模具變形問題帶來的質量缺陷以及廢棄模具的處理難題，並且大大節省了由於模具所帶來的附加成本。由於採用薄層迭加工藝，因此，生產過程不會產生氣泡，可以到達較高的緻密程度，從而保證製品強度。

3D印表機生產人造石異形制品的過程較為簡單，將三維設計方案下載到3D印表機，印表機根據設計方案自動進行材料選擇和確定工藝引數。一鍵啟動生產以後，印表機就採取噴塗方式，噴一層樹脂，然後再噴一層填料（氫氧化鋁粉或者經過混合以後的組合顆粒），緊接著進行熱固化或者光固化，然後繼續噴下一層樹脂，下一層填料，週而復始，直到完成整個製品的結構。由於可以極為精確的複製設計方案，因此，各個部件在拼裝完成以後，就不會出現任何質量缺陷，而這一生產過程全部是製品生產過程，因此，整個生產效率就會大大提高。從理論上講，目前的3D印表機實現這個生產過程已經毫無技術障礙，只是某些工藝引數需要根據人造石的要求進行標定。

3D印表機生產人造石，可以勝任任何複雜的幾何圖形，這一點是傳統模具製作根本無法達到的，尤其是可以生產中空內部具有複雜幾何形狀的製品，單件製品無論多麼複雜，都無需進行拼接。另外一方面，目前受制於材料特性，異形材基本上都是用熱塑性的亞克力板材所製作，不僅選材單一，而且花紋和花色也比較單一，沒有真正體現出人造石能夠達到的藝術效果。使用3D印表機以後，無論是亞克力還是不飽和樹脂，都能夠成為異形人造石製品的材料，而且由於無需受熱受力變形，因此彎曲處絕不會出現裂紋從而影響製品強度。由於不飽和樹脂系列的人造石所能選擇的花色和圖案遠遠多於亞克力人造石，因此，3D印表機生產異形人造石，不僅僅是提升了生產效能，保證了產品尺寸精度質量，而且還可以選擇更多的花色圖案，大大增加了異形人造石的藝術美感表達手段。

3D印表機生產異形人造石所使用的材料與目前所使用的完全相同，但是，由於工藝條件的不同，需要對目前樹脂的固化體系進行調整。目前不飽和樹脂類的人造石採用的是過氧化物固化劑與鈷類促進劑的固化體現，就3D印表機現有的計算而言，把這個體系移植到3D印表機上也是毫無問題的，但是這個體系有個致命的缺陷，就是需要進行後固化才能達到完全固化的程度，因此，為了提高生產效能，應該對這個固化體系進行改革。以目前3D印表機較為成熟的固化體現來看，採取熱固化或者光固化較為科學。

對於亞克力樹脂來講，熱固化本來就是其基本固化手段，因此，可以直接使用，而對於不飽和樹脂而言，需要變更固化劑，將現有的室溫固化的過氧化甲乙酮改為中溫或者高溫固化劑；除此之外，還可以將亞克力樹脂和不飽和樹脂都做成光固化樹脂，利用紫外光的作用對樹脂進行固化，這種固化方式在塗料行業已經廣為應用。經過這樣的調整，在一臺3D印表機上就可以同時生產亞力克人造石和不飽和樹脂人造石了。

3D印表機作為未來人類製造業的主要生產手段，可以預見在不久的將來，將會給人類傳統制造工藝帶來一次徹底的革命。而對於人造大理石異形制品的生產，也將是一次非常現實的革命。就看誰能率先邁出這一步了。

3D列印說白了就是個性化定製化的實體制造，實體就是三維空間模型的表達，也就是我們能看得到的東西。可以看看我做的3D印表機

生產製造技術大體上可分成這三種模式：

第一是原材料除去模式，也稱作減材製造，一般來說就是指運用刀具或電化學的方式，除去毛坯中不必要的原材料，餘下的一部分就是所需生產加工的零部件或新產品。

第二是原材料成型模式，也稱作等材製造，鑄造、鍛壓、衝壓等均歸屬於這種方式，具體就是指運用模具控形，將液態或固態原材料轉為所需結構的零部件或新產品。這兩類方式是傳統式的製造方式，例如鑄造技術從三千多年前的青銅器時代就開始應用。

第三是近三十年發展壯大起來的3D列印技術，也稱作增材製造，它是用原材料逐層累積製造物件的方式。3D列印在很多年前就出現了，3D印表機的概念大家都不陌生，3d印表機是一種以數字模型檔案為基礎，透過使用塑膠材料或金屬粉末等可粘合材料，逐層打印出設計好形狀的模型。

目前3D列印已經應用到醫療產業最多的是骨科方面已經代替傳統石膏：

復位精確，固定牢靠復位精確，固定牢靠，操作簡單，臨床禁忌少，促進骨折癒合，減少術後恢復時間, 減輕患者痛苦智慧化處理，即時列印成型大幅度降低醫護人員勞動強度和減少患者診治時間收費低，降低患者負擔較傳統外固定支具節約20%以上醫療費用，降低患者負擔，不佔耗佔比，符合現行 醫改政策個性化定製個性化定製，實現最佳恢復姿勢，精確掃描成型，與患處完美貼合，無死角高分子親膚材料實高分子親膚材料，患者體感舒適，堅固輕便，防水無刺激，降低護理難度，便於病人日常生活自理多孔設計，有效避開傷口多孔設計，透氣舒適，有效避開病人傷口，不影響換藥和傷口治療，提高癒合率；實現從骨折部位的三維掃描建模到模型處理、3D列印成型全過程 自動化處理，20-30分鐘即可完成患者處置（以普通關節部位約 120g計）；

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簡單來說就是層層疊加，像擠奶油一樣的技術。可以更加精確列印，減少成本。這回答起來可以寫一篇文章，後續我會發個影片詳細和大家描述的。