本帖最後由 尊 於 13-06-10 14:52 編輯
1116420
--------------------------------------------------------------------------------
3D列印
（英語：3D printing），即快速成形的一種技術，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，透過逐層列印的方式來構造物體的技術。
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）已經有使用這種列印技術而成的零部件，「3D列印」意味著這項技術的普及。
3D列印通常是採用數位技術材料的印表機來實作。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。該技術珠寶，鞋類，工業設計，建築，工程和施工（AEC），汽車，航空太空，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。
--------------------------------------------------------------------------------
1116421
--------------------------------------------------------------------------------
原理
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3D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檔案使用三角面來近似類比物體的表面。三面越小其生成的表面解析度越高。PLY是一種透過掃描產生的3D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。
--------------------------------------------------------------------------------
1116422
--------------------------------------------------------------------------------
過程
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印表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
目前3D印表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印表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。
--------------------------------------------------------------------------------
技術
許多相互競爭的技術是可用的。它們的不同之處在於以不同層構建建立部件，並且以可用的材料的方式。一些方法利用熔化或軟化可塑性材料的方法來製造列印的「墨水」，例如：選擇性雷射燒結（selective laser sintering，SLS）和混合沉積建模（fused deposition modeling，FDM），還有一些技術是用液體材料作為列印的「墨水」的，例如：立體平板印刷（stereolithography，SLA）、分層實體製造（laminated object manufacturing，LOM）。
每種技術都有各自的優缺點，因而一些公司會提供多種印表機以供選擇。一般來說，主要的考慮因素是列印的速度和成本，3D印表機的價格，物體原型的成本，還有材料以及色彩的選擇和成本。可以直接列印金屬的印表機價格昂貴。有時候人們會先使用普通的3D印表機來製作模具，然後用這些模具製作金屬部件。
--------------------------------------------------------------------------------
術語
物品透過材料一層層的累積被列印出來，該技術也被稱為累積製造（Additive manufacturing）。
累積技術 基本材料
選擇性雷射燒結（selective laser sintering縮寫SLS）熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末
直接金屬雷射燒結（Direct metal laser sintering縮寫DMLS）幾乎任何合金
熔融沉積成型（fused deposition modeling縮寫FDM）熱塑性塑料、共晶系統金屬、可食用材料
立體平版印刷（stereolithography縮寫SLA）光硬化樹脂（photopolymer）
數位光處理（DLP）液態樹脂
熔絲製造（Fused Filament Fabrication縮寫FFF）聚乳酸（PLA）、ABS樹脂
融化壓模（Melted and Extrusion Modeling縮寫MEM）屬線、塑料線
分層實體製造（laminated object manufacturing縮寫LOM）紙、金屬膜、塑料薄膜
電子束熔化成型（Electron beam melting縮寫EBM）鈦合金
選擇性熱燒結（Selective heat sintering縮寫SHS）Thermoplastic powder
粉末層噴頭3D列印（en:Powder bed and inkjet head 3d printing縮寫PP）石膏
--------------------------------------------------------------------------------
選擇性雷射燒結（selective laser sintering縮寫SLS）
一種添加劑製造層，SLS技術涉及到一個高功率激光的使用（例如，二氧化碳激光）融合成團塊，具有所需的小顆粒的塑料，金屬（直接金屬激光燒結），陶瓷，或玻璃粉末的三維形狀。選擇性的激光熔化粉末材料，通過掃描的3-D數字描述的粉末床的表面上的一部分（例如，從CAD文件或掃描數據）生成橫截面。在每個橫截面被掃描時，粉末床由一個層的厚度，降低了一層新的材料被施加在上面，並重複該過程，直至部件製作完成。
因為完成部分密度取決於激光峰值功率，而不是激光持續時間，SLS機通常使用脈衝激光。SLS機預熱散裝粉末材料的粉末床中，一定程度上低於其熔點，以使其更易於為激光的溫度升高到熔點的所選區域的其餘部分的方式。
不像一些其他的添加劑製造工藝，如光固化（SLA），熔融沉積成型（FDM），SLS不需要支持結構由於正在興建中的一部分的事實，未燒結的粉末在任何時候都包圍，這使得建設以前是不可能的幾何形狀。
--------------------------------------------------------------------------------
直接金屬雷射燒結（Direct metal laser sintering縮寫DMLS）
是一種添加劑金屬加工技術開發的EOS德國慕尼黑，有時也被稱為由選擇性激光燒結（SLS）或選擇性激光熔化（SLM）。
該過程涉及使用由此STL的文件被創建和發送到本機的軟件的一個三維CAD模型。技術員工程部分建設正確方向的幾何這個3D模型，並添加適當的支持結構。一旦這個“文件”已經完成，這是“切”成層的厚度，機器將建立和下載DMLS機允許建立開始建立。 DMLS該機採用的是高功率200瓦鐿光纖激光。構建室面積內，有一個膠料平台和構建平台沿與recoater的刀片用於構建平台移動新粉。該技術融合到固體部分中的金屬粉末，通過熔化使用聚焦激光束在本地。加法部件內置一層一層的，通常使用20微米厚的層。此過程允許在高度複雜的幾何形狀，直接從三維CAD數據創建，完全自動地，以小時和未經任何加工。
DMLS是一個淨成形工藝，生產的零件精度高，細節分辨率，良好的表面質量和優良的機械性能。
--------------------------------------------------------------------------------
熔融沉積成型（fused deposition modeling縮寫FDM）
常用的添加劑製造技術建模，原型和生產應用。FDM放下材料層上的“添加劑”的原則。
一個擠壓噴嘴，它可以打開和關閉流從線圈和建築材料材料的塑料絲或金屬絲的退繞。噴嘴加熱至熔化的材料，並通過數字控制的機制，可以在水平和垂直方向移動，直接控制了計算機輔助製造（CAM）軟件包。的模型或部分是由擠出的熱塑性材料的小珠形成層為材料硬化後，立即從噴嘴擠出。步進電機或伺服電機通常採用移動擠壓頭。
該技術是由S.斯科特·克倫普20世紀80年代中後期，是在1990年商品化。熔融沉積造型術語及其縮寫FDM是由Stratasys公司公司的商標完全等同來看，熔融長絲製造（FFF），是杜撰的RepRap項目給予一個短語，將在法律上不受其使用成員。
--------------------------------------------------------------------------------
立體平版印刷（stereolithography縮寫SLA）
是一種添加劑的製造過程中，採用了一種紫外線可固化的光聚合物液體樹脂“和建立部分層一次一個紫外線激光大桶。對於每個層，激光束的痕跡的部位圖形的橫截面的表面上的液態樹脂。暴露於紫外線激光治療和追溯到上的樹脂固化模式，並加入下面的圖層。
一直追踪模式之後，在SLA的電梯平台到一個單一的層的厚度，一般為0.05毫米至0.15毫米（0.002“到0.006”）的距離等於下降。然後，將樹脂填充葉片掃過的橫截面的一部分，重塗用新鮮材料。在這個新的液體表面上，隨後的層圖案的跟踪，加入前一層。通過這個過程形成一個完整的3-D部分。建後，部分被浸漬在化學浴中，以進行清洗多餘的樹脂，其後在紫外線烘箱固化。
光固化需要使用支持服務附加電梯平台的一部分，防止偏轉，由於重力的作用，並擔任橫截面到位，使他們重新塗佈機刀片抗側壓結構。支持自動生成光固化機上使用的三維計算機輔助設計模型的編制過程中，雖然可手動操縱。必須從成品中刪除支持手動，不像其他的，成本更低，快速原型技術。
--------------------------------------------------------------------------------
數字光處理（Digital Light Processing縮寫DLP）
是一項使用在投影儀和背投電視中的顯像技術。DLP技術最早是由德州儀器開發的。它至今仍然是此項技術的主要供應商。現在，DLP技術被很多許可製造商所採用，他們銷售的產品都是基於德州儀器晶片組的。德國德勒斯登Fraunhofer學院（The Fraunhofer Institute of Dresden）也生產有著特殊用途的數字光處理器，並把它稱作空間光調節器（Spatial Light Modulators，SLM）。例如，瑞典Micronic雷射系統公司（Micronic Laser Systems of Sweden）就在其開發的Sigma印版矽模板刻印機中，利用Fraunhofer生產的空間光調節器來生成遠紫外線圖像。
在DLP投影儀中，圖像是由DMD（Digital Micromirror Device）產生的。DMD是在半導體晶片上布置一個由微鏡片（精密、微型的反射鏡）所組成的矩陣，每一個微鏡片控制投影畫面中的一個像素。微鏡片的數量與投影畫面的解析度相符，800×600、1024×768、1280×720和1920 x 1080（HDTV）是一些常見的DMD的尺寸。這些微鏡片在數字驅動信號的控制下能夠迅速改變角度，一旦接收到相應信號，微鏡片就會傾斜10°，從而使入射光的反射方向改變。處於投影狀態的微鏡片被示為「開」，並隨數字信號而傾斜+10°；如果微鏡片處於非投影狀態，則被示為「關」，並傾斜-10°。與此同時，「開」狀態下被反射出去的入射光通過投影透鏡將影像投影到螢幕上；而「關」狀態下反射在微鏡片上的入射光被光吸收器吸收。
本質上來說，微鏡片的角度只有兩種狀態：「開」和「關」。微鏡片在兩種狀態間切換的頻率是可以變化的，這使得DMD反射出的光線呈現出黑（微鏡片處於「關」狀態）與白（微鏡片處於「開」狀態）之間的各種灰度。DLP投影儀主要通過兩種方法來產生彩色圖像，這兩種方法分別被用在單片DLP投影儀和三片DLP投影儀中。
--------------------------------------------------------------------------------
分層實體製造（laminated object manufacturing縮寫LOM）
是由Helisys公司（立方科技現在是的後繼組織Helisys），在它的快速原型系統開發，先後粘合劑塗佈紙，塑料或金屬層壓板層粘合在一起，切成形用小刀或激光切割機。
這個過程是如下進行：
被粘附到襯底上的加熱輥。
激光痕跡原型所需的尺寸。
激光交叉艙口部分區，以方便清除廢物。
完成層平台向下移動的方式。
新鮮的片材卷成的位置。
平台向上移動位置接收到下一層。
這個過程反复進行。
注意事項：
現成的原料成本低。
紙模型有木有相似的特性，而且可能會有相應的工作和完成。
尺寸精度略小於的立體選擇性激光燒結，但沒有研磨步驟是必要的。
可能會比較大的部分，因為沒有化學反應。
--------------------------------------------------------------------------------
電子束熔化成型（Electron beam melting縮寫EBM）
是一種類型的添加劑製造的金屬部件。它通常被歸類為一種快速製造方法。該技術製造份高熔點金屬粉末層通過用電子束在高真空層。不像一些金屬燒結技術，部分是完全緻密，無空洞，和極強。這種固體自由成型方法生產完全緻密的金屬零件，金屬粉末直接從目標材料特性。 EBM機讀取數據的三維CAD模型，並規定了粉狀物料的連續層。這些層是利用計算機控制的電子束一起熔化。以這種方式建立的部分。的方法，在真空條件下發生，這使得它適合製造反應物質對氧的親和性高的部分，如鈦。
熔化的材料是從一個純粹的合金製造（無填料），最終的材料以粉末形式。出於這個原因，電子束技術，不需要額外的熱處理，以獲得充分的機械性能的部件。這方面允許選擇性激光熔化（SLM）等競爭性技術的SLS和DMLS需要熱處理加工後的EBM分類。 SLM和DMLS相比，EBM具有一般優於構建的匯率由於其較高的能量密度和掃描方法。
EBM的過程中在升高的溫度下操作，通常在700〜1000℃下，生產的部分，幾乎不受殘餘應力，消除了需要建立後的熱處理。熔體率：高達80立方厘米/小時。最小厚度：0.05毫米（0.0020英寸）。承受能力：+/- 0.2毫米。開發這項技術的Arcam AB在瑞典。
--------------------------------------------------------------------------------
粉末層噴頭3D列印（en:Powder bed and inkjet head 3d printing縮寫PP）
這項技術最初是在麻省理工學院開發的Z公司並於1995年取得獨家許可權。在許多其他的快速原型設計過程中，要打印的部分是建立了從三維模型的許多薄的橫截面。像的噴墨打印頭移過的粉末的床，在部分的形狀有選擇​​地沉積液體的粘合材料。一個新鮮的粉化層分佈在模型的頂部，並重複該過程。當模型完成後，未結合的粉末自動刪除。這種技術通常被稱為“3D列印或三維打印"（3DP）。
--------------------------------------------------------------------------------
印表機
家用印表機
有幾個項目和公司努力開發在很多家庭可以負擔得起的價格的適合桌上型電腦使用的3D印表機，其中有許多是相關的。這項工作的推動，並有針對性地DIY/發燒友/早期採用者社群的學術和駭客社群的連結。
RepRap3D印表機是一個在桌面類的執行時間最長的項目。 RepRap項目的目的是產生一個自由和開放原始碼軟體（FOSS）的3D印表機，其規格在GNU通用公共許可證下發行的，並可以列印自己的部分（列印件），以創造更多的機器。截至2010年11月，RepRap可以列印塑料件，並要求電機，電子和一些金屬支撐棒來完成。列印印刷電路板，以及金屬部件的裝置正在研究中。一些公司和個人出售部分建立不同的RepRap設計，開始於2012年的價格約€400 / US$500。
由於RepRap具有的開放原始碼軟體的目的，許多相關的項目都用它的設計中獲取靈感，創造一個生態系統的許多相關的或衍生的3D印表機，其中大部分也是開源設計。這些開源設計的可用性意味著，發明3D印表機的變體很容易。但是，不同的印表機設計的品質和複雜性不同，套件或成品的品質也良莠不齊。這種快速發展的開源3D印表機的正在得到越來越多的關注，無論是已開發國家和發展中國家都在大量客製和設計，因為它可以透過管道在公共領域使用，如Thingiverse製作的適當開源的技術。這項技術也可以協助在可持續發展，這種技術很容易在當地取得資源，因此十分經濟，以滿足他們的需求。
開放原始碼的Fab@Home項目一般使用的印表機，可以使用一個噴嘴做出任何產品，從巧克力到矽密封劑和化學反應物。印表機可以從供應商的工具包項目的設計或組裝的形式，在2012年該地區的價格是2000美元。
許多這些印表機以套件形式提供的，還有一些是完全組裝好的形式。 完全組裝好的Solidoodle2，一個6x6x6英寸的印表機的價格為US$499。印表機套件的價格從400美元為開源SeeMeCNC H-1，500美元的Printrbot，這兩者都是來自以前的RepRap印表機的衍生模型，到超過2000美元的Fab@Home的2.0雙注射器系統。
商用和家用印表機
開發和能超級自訂的的基於RepRap的3D印表機製作了一類新的印表機，適用於住宅及商業用途。最便宜的組裝印表機是Solidoodle 2，而RepRapPro的的DIY套件售價為680美元左右，是最便宜的和最可靠的。還有其他的進階工具包和完全組裝好的機器，是基於RepRap的機器增強型號，能以高速和高清晰度來列印。根據不同的應用，列印解析度和速度的的程度介乎個人印表機和工業印表機之間。印表機的價格和其他訊息的清單被人維護。大部分最近的delta robots已經用於3D列印來進一步的增加製造的速度。
--------------------------------------------------------------------------------
應用
快速成型
在20世紀80年代初以來，工業的3D印表機已經存在，並已廣泛用於快速成型設計和研究目的。這些通常是較大的機器，使用專有的金屬粉末，鑄造介質（如沙子），塑料或磁帶，並用於許多快速原型使用的大學和商業公司。製造工業用3D印表機的公司包括 Objet Geometries，Stratasys，3D System和Z Corporation公司。
快速製造
在快速成型技術的進步所帶來的使用材料用於最終製造的能力。在材料的使用這些技術進步帶來的直接生產成品元件的前景。3D列印技術的優勢在於相對廉價的生產少量的零件快速製造。
新應用的研究
其他應用
程式將包括創造開放原始碼的科學裝置，或用於其他科學為基礎的應用程式，例如重建的古生物化石，複製古老而珍貴文物，重建骨骼和身體各部位的法醫病理學，和重建嚴重受損的來自於犯罪現場調查的證據。
美國太空總署（NASA）資助美國一位工程師，設計3D食物印表機，如果機器設計成功，不僅能為長途太空任務提供食物，未來地球人類過多引發資源不足時，也能直接印出食物餵飽大眾。
--------------------------------------------------------------------------------