【正文】 ，一位名為恩里科?迪尼（Enrico Dini）的發(fā)明家設(shè)計出了一種神奇的3D打印機，它甚至可以“打印”出一幢完整的建筑。國家激光中心希望在2012年底、2013年初完成該項技術(shù)設(shè)備的安裝與測試工作，之后將其拆分，運至Centurion的航天谷，在那里重新組裝并投入生產(chǎn)。南非科工研究理事會與Aerosud公司共同承擔(dān)了南非科技部資助的Aeroswift項目，旨在開發(fā)制造速度快批量大的激光添加快速成型技術(shù)，為全球航天業(yè)制造金屬鈦部件。目前，利用該技術(shù)可以生產(chǎn)不超過500毫米的小尺寸部件， 的大尺寸部件。南非科工研究理事會國家激光中心該中心研究人員在激光添加制造技術(shù)（Additive Manufacturing），一種最新的快速成型制造技術(shù)上取得突破。支撐結(jié)構(gòu)的骨架先提前預(yù)排好程序用來配合復(fù)雜的成型件（如空腔，懸垂，底切，薄壁的截面）。這就產(chǎn)生了特別平坦和光滑的表面。每打印完一層，機器內(nèi)部的成型底盤就會極為精確地下沉，而噴頭繼續(xù)一層一層地工作，直到原型件完成。每鋪完一層后，噴頭架邊上的紫外光球立即發(fā)射紫外光，快速固化和硬化每層光敏樹脂。Objet系統(tǒng)都是基于經(jīng)過市場證明的自身專利技術(shù)的光敏樹脂噴射技術(shù)，使得極為復(fù)雜的三維部件都可以以高品質(zhì)，高精度和高速度打印出來。不過，%。只需選擇滿足客戶特定應(yīng)用需求的一種圍護結(jié)構(gòu)與材料。SLM系統(tǒng)采用市售的氣體霧化金屬粉末產(chǎn)生完全致密的金屬零件，包括不銹鋼、鈦、鈷鉻合金及工具鋼的材料。SLM工藝使用高功率激光逐層熔化直接來自CAD數(shù)據(jù)的金屬細粉末，以創(chuàng)建功能性金屬部件。sPro 250 SLM商用型金屬3D打印機的應(yīng)用領(lǐng)域包括產(chǎn)品質(zhì)量原型的功能測試，具有有機或高度復(fù)雜的幾何形狀。美國3D SYSTEMS公司這款sPro 250 SLM商用型金屬3D打印機為目前比較先進的制造系統(tǒng)，能夠提供長達為320毫米（）的高工藝金屬零件，具有出色的表面光潔度、精細的功能性細節(jié)與嚴格的公差。氮氣發(fā)生裝置以及空壓系統(tǒng)則使設(shè)備的使用更加安全。EOSINT M270激光燒結(jié)系統(tǒng)采用的是Ybfibre激光發(fā)射器，具有高效能、長壽命等特點。2008 年，第一版RepRap發(fā)布，代號“Darwin”，能夠打印自身50% 的元件，體積僅一個箱子大小。2005 年，Z Croporation 發(fā)布Spectrum Z510，這是世界上第一臺高精度彩色3D打印機。從飛機、汽車、槍支、巧克力、比基尼到星球再造式的沙漠打印，讓越來越多的人了解到3D打印技術(shù)，開始憧憬著未來革命性的技術(shù)將對這個世界帶來的影響。作為新技術(shù)研究、開發(fā)、示范、轉(zhuǎn)移和推廣的基礎(chǔ)平臺，號稱要成為增材制造技術(shù)全球卓越中心并提升美國制造全球競爭力。2012年4月21日，英國《經(jīng)濟學(xué)人》刊文《第三次工業(yè)革命》，認為3D打印技術(shù)將與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起，推動第三次工業(yè)革命的實現(xiàn)。三、3D打印為什么近兩年突然熱起來2012年3月19日，美國總統(tǒng)奧巴馬在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)宣布創(chuàng)立美國“制造創(chuàng)新國家網(wǎng)絡(luò)”計劃。目前國外3D打印機制造商主要有：商用3D打印機主要制造商包括Stratasys，Objet Geometries,Z Corporation， 3DSystems等。目前，美國擁有世界上３８．５％的３Ｄ打印設(shè)備，而中國所占的比例只有８．６％，有著很大的提升空間。8月，南安普敦大學(xué)的工程師們開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機。2011年6月6日，發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼。2008年，開源3D打印項目【RepRap】發(fā)布“Darwin”，3D打印機制造進入新紀(jì)元；同年，Objet 推出Connex 500，讓【多材料】3D打印成為可能。1995年，美國ZCorp公司（后被3Dsystems收購）從麻省理工學(xué)院獲得唯一授權(quán)并開始開發(fā)3D打印機。1989年，美國麻省理工學(xué)院的Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty等在美國申請了三維印刷技術(shù)的專利，之后Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty又多次對該技術(shù)進行完善，形成了今天的三維印刷快速成型工藝。二、3D打印的發(fā)展歷程1984年，Charles Hull開始研發(fā)3D打印技術(shù)，【1986年】，他自立門戶，創(chuàng)辦了世界上第一家3D打印技術(shù)公司，也是現(xiàn)在的3D市場領(lǐng)軍者之一3D Systems 公司（NYSE: DDD），同年發(fā)布了【第一款商用3D打印機】，2012年1月，他們收購了另外兩家3D打印公司Zcorp和Vidar Systems；1988年，Scott Crump發(fā)明了FDM（熱熔擠制成型）技術(shù)，并于1989年成立了現(xiàn)在的另一家3D打印上市公司斯川塔斯Stratasys（NASDAQ:SSYS），該公司在1992年賣出了第一臺商用3D打印機。每個截面數(shù)據(jù)相當(dāng)于醫(yī)學(xué)上的一張CT 像片；整個制造過程可以比喻為一個積分的過程。形象地講，快速成形系統(tǒng)就像是一臺立體打印機，因此得名“3D打印機”。不同種類的快速成型系統(tǒng)因所用成形材料不同，成形原理和系統(tǒng)特點也各有不同。它集機械工程、CAD、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)于一身，可以自動、直接、快速、精確地將設(shè)計思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，從而為零件原型制作、新設(shè)計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現(xiàn)手段。3D打印行業(yè)研究報告（胡彬2013811）一、何謂3D打印3D打印機，英文“3D Printers”，3D 打印這個名稱是近年來該產(chǎn)品針對民用市場而出現(xiàn)的一個新詞，是通俗叫法，其實在專業(yè)領(lǐng)域它有其它學(xué)術(shù)名稱“快速成形技術(shù)”(及“快速原型制造技術(shù)”、“增量制造技術(shù)”、“增材制造技術(shù)”)?？焖俪尚渭夹g(shù)(又稱快速原型制造技術(shù) Rapid Prototyping Manufacturing，簡稱RPM)，誕生于20世紀(jì)80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)，是一種不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機床就可以打造出任意形狀，根據(jù)零件或物體的三維模型數(shù)據(jù)，通過成型設(shè)備以材料累加的方式制成實物模型的技術(shù)，被認為是近20年來制造領(lǐng)域的一個重大成果。RPM 技術(shù)是在現(xiàn)代CAD/CAM 技術(shù)、激光技術(shù)、計算機數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來的。但是，其基本原理都是一樣的，那就是分層制造，逐層疊加，這種工藝可以形象地叫做增長法或加法。3D打印機的原理：3D 打印機可以根據(jù)零件的形狀，每次制做一個具有一定微小厚度和特定形狀的截面，然后再把它們逐層粘結(jié)起來，就得到了所需制造的立體的零件。當(dāng)然，整個過程是在電腦的控制下，由3D打印機系統(tǒng)自動完成的。2012年4月，Stratasys還收購了以色列的Objet公司，從而成為【全球最大】3D打印機制造商。1993年，麻省理工學(xué)院獲3D印刷技術(shù)專利。1996年，媒體第一次使用【3D打印】這個詞來稱呼當(dāng)時的快速成型機，后來取代了之前的稱謂，成就了現(xiàn)在流行的3D打印這個概念；2005年，市場上首個高清晰彩色3D打印機Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。2010年11月，世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。7月，英國研究人員開發(fā)出世界上第一臺3D巧克力打印機。2012年11月，蘇格蘭科學(xué)家利用人體細胞首次打印出人造肝臟組織。3D打印技術(shù)在美國已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，目前全球有兩家3D打印機制造巨頭，分別Stratasys和3D Systems，均在美國納斯達克上市。家用3D打印機主要制造商有Reprap，Makerbot Industries，Ultimaker，Botmill，F(xiàn)abHome等。由政府主導(dǎo)、聯(lián)邦政府和工業(yè)部門共同斥資10億美元逐步建立15個“制造創(chuàng)新中心”，組成創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。2012年8月16日，美國“國家增材制造創(chuàng)新中心”作為其首個“樣板示范”創(chuàng)新中心剪彩成立。至此，3D打印作為媒體和資本的新寵，風(fēng)風(fēng)火火地從幕后走向臺前，發(fā)展如火如荼。四、3D打印國內(nèi)外現(xiàn)狀3D打印國外現(xiàn)狀除了上面已提到的國外的企業(yè)/高校及產(chǎn)品，下面再列舉一些比較知名的：1996 年，3D Systems、Stratasys、Z Corporation公司分別推出 Actua 2100、Genisys、Z402產(chǎn)品，第一次使用了“3D 打印機”的稱謂。同一年，英國巴恩大學(xué)的Adrian Bowyer發(fā)起開源3D打印機項目RepRap，其目標(biāo)是制造出“自我復(fù)制機”，通過 3D 打印機本身，能夠制造出另一臺3D打印機。1）、國外知名3D打印企業(yè)及機構(gòu)產(chǎn)品介紹德國EOS公司的金屬粉末燒結(jié)機EOSEOSINT M270金屬激光燒結(jié)系統(tǒng)，該設(shè)備采用EOS公司研發(fā)的DMLS技術(shù)（Direct Metal LaserSintering）進行金屬件制作。精準(zhǔn)的光學(xué)系統(tǒng)能夠保證模型的表面光滑度和準(zhǔn)確度。技術(shù)參數(shù)：最大成型尺寸 250mm250mm215mm；建造速度 230mm3/秒；層厚 20100微米；激光發(fā)射器類型 Ybfibre激光發(fā)射器 200W；光學(xué)系統(tǒng) Fthetalens；掃描速度最高速度為7m/秒；支撐結(jié)構(gòu)無；電源 220V，32A或380V，16A；最大功率 5500W；氮發(fā)生裝置標(biāo)準(zhǔn)；壓縮空氣支持 7bar，20m3/小時；產(chǎn)品尺寸2000mm1050mm1940mm；建議安裝空間 3500mm3600mm2500mm；重量 1130kg；數(shù)據(jù)處理PC Windows操作系統(tǒng)；軟件 EOS RP RP（Materialise）；CAD接口 STL或其他可轉(zhuǎn)換的格式；網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)；產(chǎn)品認證 CE，NFPA；可使用材料 不銹鋼材料 鈷鉻鉬合金MP1 鈷鉻鉬合金SP1 馬氏體鋼 鈦合金 純鈦 超級合金IN718 鋁合金?？梢赃x擇廣泛范圍的金屬合金使用，包括鋁和鈦。快速小批量制造金屬部件的其他應(yīng)用范例包括：定制醫(yī)療植入物、輕量級航空航天和賽車部件、高效散熱片、帶有隨形冷卻管道的注塑模具鑲件，以及牙帽、牙冠和牙橋。每一層操作完后重新噴粉機系統(tǒng)將堆積厚度范圍從20到100微米的一個新粉末層。這些系統(tǒng)在設(shè)計伊始均考慮到工具庫或工人的需求，帶有一個簡單的觸摸屏用戶界面，便于管理粉末處理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)堅固。3D打印技術(shù)在美國已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，目前有兩家3D打印機制造巨頭，分別是Stratasys（開發(fā)制訂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)之一FDM）和3D Systems(3D打印技術(shù)的創(chuàng)始者)，均在美國納斯達克上市。以色列objet公司Objet是快速成型和快速制造的光固化技術(shù)先鋒，開發(fā)者，生產(chǎn)商及高精度，高分辨率三維打印方案的全球市場推廣者。Polyjet的打印頭類似于行式打印機，沿著X軸前后滑動，在成型室里鋪上一層超薄的光敏樹脂。這一步驟減少了使用其他技術(shù)所需的后處理過程。精密的工具軟件保證了所有的噴頭能協(xié)調(diào)運作，能同步地往底盤上噴射等量的材料。成型時使用了兩種不同的光敏樹脂材料：一種是用來成型實體部件的成型材料，另一種類膠體的用來支撐部件的支撐材料。成型完成后，只用一個水噴頭就可以輕易地移除支撐材料，留下光滑的表面。該項技術(shù)的概念試驗論證顯示。這將有助于南非航空制造公司Aerosud在三年內(nèi)躋身世界航空結(jié)構(gòu)件制造的先進行列。Aeroswift項目的關(guān)鍵是5千瓦IPG單光纖激光二極管發(fā)生器，它是激光添加制造技術(shù)的核心。南非Aerosud公司總經(jīng)理在談到其發(fā)展目標(biāo)時表示，2013年該技術(shù)將在試驗廠投入使用，然后再用一至兩年時間進行實際開發(fā)并獲得生產(chǎn)資質(zhì)，2015年實現(xiàn)與全球航空公司合作，為其提供小批量、高附加值、復(fù)雜的鈦金屬部件。據(jù)恩里科?迪尼介紹，這種打印機的原料主要是沙子。這種特制的膠水會將沙子粘成像巖石一樣堅固的固體，并形成特定的形狀，然后只需要按照預(yù)先設(shè)定的形狀一層層噴上這種材料，最終就可以“打印”一個完整的雕塑或者教堂建筑。意大利設(shè)計師Marco Giubelli使用三維打印機，幫助客戶打印出了一個90米長大壩的3D模型，展示大壩建成后的樣子。 2012年8月，世界上第一輛3D打印賽車“阿里翁”，在德國霍根海姆賽道完成測試，最高時速達141公里。威斯康星州工程師、業(yè)余槍械師邁克爾?格斯林克(Michael Guslick)日前使用Stratasys 3D打印機以及從網(wǎng)絡(luò)上下載的設(shè)計圖，成功打印出了AR15步槍的下機匣，并把它變成了一支槍。邁克爾提供了一個早期步槍模型的圖片，展示了一個打印的熱塑下機匣，以及購買的金屬上槍匣、槍管、槍柄和彈盒等。但隨著低端打印機可以打印金屬和陶瓷材料，可能有一天，人們可以打印出一把完整的槍。首款“3D打印小飛機”SULSA已于2011年在英國成功試飛。美國《福布斯》雜志報道稱，空客公司的機艙設(shè)計師近日宣稱將從打印飛機的小部件開始，最終在2050年左右用3D打印機打印出整架飛機。據(jù)稱，其打印機的體型可與飛機庫大小比肩，打印技術(shù)制造的飛機重量將比傳統(tǒng)型減輕65%。醫(yī)療行業(yè)也已利用3D打印機進行手術(shù)用骨骼部件的打印。比利時哈塞爾特大學(xué)宣布，比利時和荷蘭的科學(xué)家利用三維（3D）打印技術(shù)制成了首個完整的鈦基下顎，并成功將其移植給了一位83歲的老婦，這表明精準(zhǔn)的3D打印技術(shù)可用于人體骨骼和器官的移植。這種名為“附加生產(chǎn)”的技術(shù)利用高精度激光束，連續(xù)熔化很薄的鈦金屬粉末來制造器官。1毫米厚度需要熔化33層鈦金屬粉末，而制造整個下顎則需要熔化數(shù)千層鈦粉末。與傳統(tǒng)的制造方法相比，3D打印技術(shù)使用的材料更少，生產(chǎn)時間也更短。比利時3D打印公司Layerwise的總經(jīng)理彼得?莫瑟里斯也表示，這僅僅是個開始，“附加生產(chǎn)”技術(shù)可使LayerWise生產(chǎn)出更復(fù)雜的、符合病人需求的器官或移植物，在未來應(yīng)用于更廣范圍的移植手術(shù)，而不僅限于人類骨骼結(jié)構(gòu)的移植。利用3D