主题：3d 打印 -- 红绿
家园 3d 打印 3d打印技术是一种叠加式的加工技术，而传统的加工往往是去除式的。比如，要做一个自行车，传统技术可能要先弄好钢材，压成各种部件，过程中还要做一些挫，削等动作才能得到需要的各种部件。而3d打印过程是相反的，它从碎末甚至液态的加工材料开始，一层层的叠加起来形成最后需要的结果。这个技术有个非常好的长处就是省材料，省基建，少污染和人工。同样做一个齿轮，3d加工可以做到几乎不用浪费材料，而且精度很高，传统的技术却会产生金属碎屑，加工用的化学材料污染等等。
更加重要的一个好处是产品的定制化。一个传统的产品一般是千篇一律的，这是它的生产方式决定的，没有经济规模效应，价格就下不来。这样就决定了个性化的定制就很昂贵。这就是为什么劳斯莱斯，法拉利们要偏贵，因为他们没有规模化生产，而且有比较大的定制性（当然也有其他因素决定价格）。而对于3d技术而言，定制是轻而易举的事情。这是由这个技术的流程决定的。3d打印通常用某一种叠加的方式，然后在计算机和软件的控制下，层层叠加。其过程的核心是软件和叠加技术。
软件就是一个建模的程序。比如你要打印一台ipad（现在还没有实现），那么加工人员必须去找设计员，让他们按照客户的要求，设计一个被‘千刀万剐’的模型——就是如何用一层层厚度在几微米（甚至更低）薄层叠加起来一个ipad。打个比方就是把一台ipad‘微分’一下。然后他们依据每一层的材料需要和层与层之间的联系再写程序如何把它们叠加起来——就是一个‘积分’的过程。这样一个打印程序就写好了，把他们输入到控制电脑里面，再把叠加的工具连上电脑，就可以开始‘打印’ipad了。
叠加的技术现在一般有那么几种:喷涂式，激光选择性烧结，融合涂层式，还有直接的3d微加工技术。在喷涂式技术里，叠加是通过喷涂一层层加工材料和凝结剂来成形的；激光选择性烧结稍有不同，它先铺一层材料，然后通过脉冲激光在需要烧结的地方（计算机控制）进行烧结，然后托盘降低一层，再烧结，重复……；融合涂层和喷涂有相似之处，它通过一个喷嘴一层层的放下材料，但不用凝结剂；3d微加工是专门为细小部件（比如手表里面的齿轮和构件）准备的，它需要一种特殊的材料，这种材料常温下可能是像果冻一样，然后把激光束聚焦在需要的地方，由于材料的温度非线性效应，被加热的‘点’变成固体，经过计算机的不断点穴，在果冻内部形成需要的成形的构件，然后把不凝结的材料‘洗’掉，剩下的就是加工成形的产品。
这么简单的介绍完3d打印技术，大家应该看到这个技术实际上普遍是比较慢的（喷涂式的比较快些），因此现在应用范围还没有展开，主要用来做原型，模型，假牙，假生理部件等等，因为这些需求都是很需要定制性的，在这个情况下，3d反而是又快又精确的，而且可以随时更改设计再来一下。比如，假腿必须根据每个人的生理特点，行为习惯等等来设计，每个都是不同的，用3d打印，只需要设计好程序，然后根据不同的人调整必要的参数，就可以快速的打印处非常合身的假腿。
但是随着3d打印机的普及和材料工艺的进步，它的引用必然会更加广阔。比如有加拿大人现在准备打印一台它设计的节能汽车，一次成形，用材非常少，自重轻便，气动效果好……甚至有人要用活细胞打印一个肾脏。3d打印机如果普及以后，就会有个人3d打印机，爸爸妈妈们甚至孩子们自己可以设计自己想要的玩具，打印自己想要的蛋糕，打印自己想用的皮球……
显然，3d打印技术以后在军事上运用也是非常可观的。只要材料过关，3d打印可以大大加快大型部件的设计和加工速度。更重要的是，它可以大量减少材料的使用量和飞机或者火箭卫星的自重。这对于比如战斗机的制造和设计来说是梦寐以求的事情。节省的重量就是武器就是战斗机效能……
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家园 等材料和技术的发展，远端传输变成远端打印，如传真一样传输汽车 可以传输设备、食品、医药。我们就能在月球和太空里盖房子种地。
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家园 說說我的体会 1. 表面
學校一台3d打印機, 打印了一隻茶壺, 明顯地是做不出平滑的弧面, 用手是能摸出一層一層的, 相信就算是0.01mm精度也一樣, 橫著摸和直著摸的差別太大了, 可能要靠拋光解決, 但边角位就不好辦了.
2. 強度
一般來說, 強度大的精度不夠, 反之亦然. 尼龍就比光敏樹脂強, 但Precision(精度?)是前者的5倍. 而且制成品極不耐磨, 磨擦后会出粉, 这些其實就是原料. 同時, 假設要做一個45度角, 其中一边和'層'平行, 另一边就只能階梯形的向上申展, 2边強度的差別可大了
3.價格
这是重點中的重點, 貴!
怎樣貴? 尼龍約us$1.5/cm^3, 光敏樹脂2.9, 鋼10
自己曾想過做一隻魔方玩, 得出的報價約要us$50, 在国內50塊不到就有一隻頂級的了, 光一個零件比買一隻还貴
其實目前所有缺點主要是材料問題, 的确3d印刷是非常方便的, 什麼形狀都能做出來, 光憑这点就夠其在世上立足了
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家园 ３ｄ打印“制品”的性能很有限 之所以用“制品” 不用“产品”是为了与我们常见的“产品”区分开来，
主要是精度表面质量和力学性能上很有限，有的还受光照温度湿度影响而不能长期保存，目前主要还是用于原型机外观和结构验证，距离实用的“产品”还有一段距离。
拿您说的齿轮为例，俺曾经想用３ｄ打印机来做一些齿轮的样品（车载ＣＤ机上的零件），很可惜，市面上的３ｄ打印机还无法达到我们的要求。
有河友已经提到，３ｄ打印属于一种快速成型（ＲＰ）技术，最大的特点就是快速，但是，为了达到这个“快速”，在精度和力学性能上付出了很大的代价，这个是由其原理所决定的。
就如您说的那样，目前的３ｄ打印机基本都是一层一层的叠加上去的，属于一种“加式”成型技术，通过控制每一层的形状而得到不同外观及内部结构的３ｄ“制品” ， 所以“制品”的精度取决于“层”的厚度，目前市面上的３ｄ打印机能够制出的“层”的厚度大概在 0.1X~0.01X ｍｍ这个范围内，制品的精度相应能达到0.1~0.01mm 这个级别 ，实际上能达到0.01mm这个精度的３ｄ打印机很少，采购使用及维护成本都很高。而且层与层之间的结合也很影响“制品”的力学性能。
为了使这些层“粘合”成一个整体，必须在材料和成型方法上采取一些非常规的做法。目前所采用的材料，似乎还没有那种能达到４５＃钢的性能。
一：最早实用化的３ｄ打印机是采用SLA（激光固化成型法），打印材料为光敏树脂，通过特定波长与强度的激光照射后固化， 简单地说就是喷出一些液体的树脂材料－然后用激光照射固化，之后再喷，由线到面，然后一层一层堆积起来。 树脂材料力学性能不佳，耐热性也不好。 更加要命的ＳＬＡ ３Ｄ打印机体积大，对温度湿度都有很高的要求，操作维护都很麻烦，如果哪个企业采购一台ＳＬＡ 打印机的话，肯定还需专门找间恒温恒湿的大房子，再至少专门配备一个“保姆”。就我所知，珠三角的大型摩托车制造企业（年产值数亿乃至更多）中，上了ＳＬＡ ３Ｄ打印机的都不多。
二：SLS（激光烧结）成型的 ３Ｄ 打印机则可选择多种成型材料，理论上来说，加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料，例如陶瓷，石蜡，甚至金属粉末都可做为原材料，国内也有不少厂家也有研制此类３Ｄ 打印机。
ＳＬＳ差不多是铺一层粉末，然后烧结，之后再铺一层粉末...就这样一层一层堆积起来。
可能有些河友会说既然ＳＬＳ可以用金属粉末，那么制成品的力学性能应该能赶上常规成型方法的“产品”了吧，我记得（随手写的，没去查资料了）采用金属粉末材料的ＳＬＳ，基本可分为两种：
１、金属粉末和粘合剂混合材料，激光烧结过程中粘合剂熔化并将金属粉末粘结在一起。
２、金属混合物，多数是两种金属粉末，其中一种是低熔点金属。
其实看到这些成型材料和原理后，基本就知道，“制品”的力学性能不会好到哪里去。
三：FDM（熔融沉积法），先把ＡＢＳ材料熔化，然后一层一层的堆积在“制品”上。
以上三种３Ｄ打印机比较常见，当然现在也有其他原理的３Ｄ 打印机， 前两年在一次展会上就见过一种采用石膏粉末的３Ｄ打印机，原理更加简单了，喷一层石膏粉，然后上粘合剂（特种胶水）粘上，再喷一层粉末。
３Ｄ打印技术属于一种快速成型技术，究竟能多快？大部分打印机的成型速度在 数厘米至十几厘米/小时 ，做一个鼠标外壳那么大的制品所耗时间以小时为单位。随着ＣＮＣ以及模具技术的发展，３Ｄ打印其实也不见得有多快，而且有些３Ｄ打印机制品打印完成后还需要进行后处理，例如去除支撑材料，有些是采用手工剥离支撑材料，还有些是使用化学溶液浸泡溶解支撑材料，完事之后表面还需要抛光（基本除了ＳＬＡ之外的其他3D打印机制品打印完成后都需要表面处理），这些时间加起来，也不见得有多快。
像我有个朋友在某个台资的工厂，通过内部控制和优化，出一个ＣＮＣ的手版，最快的不到半个工作日，不见得比３ｄ 打印机慢。
不过对于设计人员来说有两个很大好处就是，有了３Ｄ 打印机后在办公室就能直接把构思创意变为３Ｄ 实物，而不需要求助于其他生产部门也不用担心自己的创意扩散。
前面说了３Ｄ 打印机主要是用于外观和结构验证，其实在外观验证这块，桌面型的ＣＮＣ机床已经对３Ｄ 打印机构成了很大的威胁。
所以说，今后３ｄ 打印机今后在制造业中的应用范围会越来越窄。
通宝推：读书点com,家园 呵呵 赶上教科书 专业啊，我记得当时上课书上就这么写的。
家园 说的很好，回复一下 你提到的缺点，前面大部分已经讨论过了。
材料的确是重中之重，这个是必须要解决的问题。不过我的看法没这么悲观，有需求就会有动力去产生新材料和工艺。
现有的这些特种钢也好，特种合成材料也好都是这么来的。有3d加工的这些好处，现有的应用已经可以让这个行业持续发展，特别是在某些精细加工，磨具制造，生理产品和航空制造，当然还有传统的快速成形（BMW就用3d打印机来改进设计他们的车和f1赛车）。
而军事航天上的潜在力量让最尖端的军工企业在试图把最前沿的技术用来推进3d打印的应用。这样的推力一旦成功，就如我前面说的，不可限量。就从3d打印最根本的优点上面来说，我看不到理由它没有发展前景。当然这也是我的一家之言。
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家园 让人想起了战锤40k中的模板，什么都能做，包括可口可乐 - 复 3d 打印
家园 机械和材料的东西，进步起来很慢。 20多年前就有了陶瓷发动机曾经很热，据说效率可以达到60%， 还有人做出了陶瓷的发动机零件，到现在一台能装在车上用的也没有， 很多性能根本达不到实用要求。
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家园 层与层之间的结合强度 层层叠加的方式，层与层之间的结合强度应该是个问题。毕竟不像传统的切削加工，工件本身是一体的。还有可用于打印的材料也应该比较有限