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3D列印(英語:3D printing),屬於快速成形技術的一種,它是一種數位模型檔案為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,透過逐層堆疊累積的方式來構造物體的技術(即「積層造形法」)。過去其常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型,現正逐漸用於一些產品的直接製造。特別是一些高價值應用(比如髖關節或牙齒,或一些飛機零部件)已經有使用這種技術列印而成的零部件,意味著「3D列印」這項技術的普及。
3D列印通常是採用數位技術材料印表機來實作。這種印表機的產量以及銷量在二十一世紀以來就已經得到了極大的增長,其價格也正逐年下降。[1]
該技術在珠寶,鞋類,工業設計,建築,工程和施工(AEC),汽車,航空太空[2],牙科和醫療產業,教育,地理訊息系統,土木工程,槍枝以及其他領域都有所應用。
三維設計
3D列印的設計過程是:先透過電腦輔助設計(CAD)或電腦動畫建模軟體建模,再將建成的三維模型「分割」成逐層的截面,從而指導印表機逐層列印。
設計軟體和印表機之間協作的標準檔案格式是STL檔案格式。一個STL檔案使用三角面來大致模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面解析度越高。PLY是一種透過掃描來產生三維檔案的掃描器,其生成的VRML或者WRL檔案經常被用作全彩列印的輸入檔案。
列印過程[編輯]
印表機透過讀取檔案中的橫截面訊息,用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地列印出來,再將各層截面以各種方式粘合起來從而製造出一個實體。這種技術的特點在於其幾乎可以造出任何形狀的物品。
印表機打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的解析度是以dpi(像素每英寸)或者微米來計算的。一般的厚度為100微米,即0.1毫米,也有部分印表機如Objet Connex系列還有3D Systems' ProJet系列可以列印出16微米薄的一層。而平面方向則可以列印出跟雷射印表機相近的解析度。列印出來的「墨水滴」的直徑通常為50到100個微米。 用傳統方法製造出一個模型通常需要數小時到數天,根據模型的尺寸以及複雜程度而定。而用3D列印的技術則可以將時間縮短為數個小時,當然其是由印表機的效能以及模型的尺寸和複雜程度而定的。
傳統的製造技術如注塑法可以以較低的成本大量製造聚合物產品,而3D列印技術則可以以更快,更有彈性以及更低成本的辦法生產數量相對較少的產品。一個桌面尺寸的3D列印機就可以滿足設計者或概念開發小組製造模型的需要。
完成[編輯]
目前3D列印機的解析度對大多數應用來說已經足夠(在彎曲的表面可能會比較粗糙,像影像上的鋸齒一樣),要獲得更高解析度的物品可以透過如下方法:先用當前的3D列印機打出稍大一點的物體,再稍微經過表面打磨即可得到表面光滑的「高解析度」物品。
有些技術可以同時使用多種材料進行列印。有些技術在列印的過程中還會用到支撐物,比如在列印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易於除去的東西(如可溶的東西)作為支撐物。
可打印食物嗎?
可