提到3D打印，大部分人会觉得那只是一种美好的幻想。其实，在丰富的合成材料和激光技术的帮助下，目前的3D打印快速成型技术在建筑设计、模型和玩具模型等领域已经得到了运用。今天，我们就一起来探寻3D打印的奥秘。

只需要几分钟的时间，就可以将刚刚在电脑上设计好的马克杯打印出来，我们可以像普通马克杯那样使用它。这是科幻电影中的情节吗？不，这是已经在使用的3D打印技术。与普通打印机只可以在平面上打印文字和图形不同，3D打印机可以轻松地“打印”出三维的物体。通常，这些3D打印机采用新型的合成材料作为原料，不过采用金属、石膏和玻璃等原料的3D打印机也已经出现。虽然目前世面上的3D打印机采用了多种不同的技术，但是其基本原理都是相同的，这些打印机会先按照3D模型最底部的轮廓形状运动并在走过的位置留下一定厚度的合成材料，在一层打印完毕后，打印结构会升起一定的高度继续打印第二层，一层层叠加最终即可生成完整的三维模型。

家用的个人3D打印机
3D打印机主要用于研究所和工业制造领域，它可以帮助设计师尽快拿到新产品的原型，比如新的汽车挡泥板或者橱柜门上的铰链。不过，大部分工业制造领域使用的3D打印机不仅价格昂贵，而且体积都像自动售货机一样大。然而近几个月，3D打印技术取得了突破性的进展。有些新型3D打印机的体积已经降到了类似多功能一体机的大小，而且价格也大幅降低。

家用3D打印机使用不同的方法实现三维物品快速成型。其中最重要的两种技术分别是立体光刻（Stereo Lithography）和激光烧结（Laser Sintering）。立体光刻采用液态的光敏树脂作为原料。采用该技术的3D打印机中的主要结构包含一个铺着光敏树脂的印刷台和一个液压升降机，液压升降机比印刷台的平面要低0.05mm，印刷台的上方是紫外激光发射器。首先，通过计算机控制紫外激光按模型的各分层截面信息在光敏树脂表面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成模型的第一个薄层。第一层完成之后，液压升降机会降低一层的高度（通常为0.05~0.25mm），在固化后的第一层树脂表面再覆盖一层新的液态树脂，如此重复，直至得到三维实体模型。立体光刻技术的优势是成型速度快，可以制作表面光滑的物体模型。然而，该技术也有一个致命的弱点，那就是合成树脂材料的强度不高，制作出来的三维实体模型容易折断。为了避免这种情况的出现，我们必须设计好三维模型的支撑结构，使其更加稳固。

同立体光刻一样，激光烧结技术也需要使用到激光，但是不需要使用紫外激光，而是根据需要采用二氧化碳、钇铝石榴石或者光纤等不同的激光器。另外，与立体光刻3D打印机的结构不同，采用激光烧结技术的3D打印机需要两个液压升降机。一个液压升降机自下而上移动，传送制作原料，通常是粉末状的“聚酰胺12”，也可以使用金属或者陶瓷粉等作为原料。另一个液压升降机作为生成3D实体模型的印刷台，采用相反的移动方向，也就是自上而下。打印时，一个圆柱体部件将一层粉末状的原料从存储箱“推送”到印刷台上。激光在计算机的控制下，按照3D模型轮廓对原料粉末进行烧结。第一层完成后，原料存储箱的液压升降机上升“一层”的距离，而印刷台则下降“一层”的距离，然后不断循环，层层堆积成型。激光烧结技术的优势是制造工艺简单、原料价格便宜，主要应用于铸造业。

免费的3D建模软件

打印三维物体，首先需要创建该物体的3D模型。我们可以采用昂贵的CAD软件或者免费的3D建模软件Google SketchUp。虽然不同的3D打印机支持多种3D模型图格式，但是STL（Standard Triangulation Language）是事实上的标准3D打印交换格式，它依据拓扑学原理“任何曲面都存在三角剖分”，也就是说大量三角形可以组成任何曲面物体。不过，我们需要通过安装一个SketchUp转STL插件（goo.gl/0WUKh）使Google SketchUp可以导出STL格式的文件。

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