第一章：初識3D列印

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一、3D列印原理

3d是three-dimensional的縮寫，就是三維圖形。
一維就是直線，比如時間。
二維就是平面，比如字。
我們平時用的印表機，就是列印二維的，所以，列印頭左右移動（一維），然後，進紙器前後移動（二維），就打出平面的字來了。
如果我們打完一個字後，再重複打一次，字就有了厚度，就是三維的了，這就是3D。
沒有，字糊了！你騙我。

對不起，忘記告訴你，3D印表機與傳統印表機最大的區別在於它使用的“墨水”是實實在在的固體原材料。常用的原料有ABS樹脂， PLA（再生塑料, 聚乳酸，英文名稱Polylactic acid），PLA是使用可再生的植物資源（如玉米）所提出的澱粉原料製成，具有良好的生物可降解性，是公認的環境友好材料。

當然，金屬、普通塑料、食物、水泥等等等，都可以做“墨水”。

這些材料是固體的，在列印頭中加熱變成液體，擠出，在空氣中迅速冷卻，又變成固體，所以是有厚度的。一層層的堆積，就是3D列印。

其實，現實生活中早就有3D列印，比如在生日蛋糕上用巧克力寫字，比如易熔槍，玻璃膠槍，唯一不同的，它們是由人腦而不是電腦控制的。

二、3D列印簡史

1984年，Charles Hull在一家公司工作時產生 3D 列印的想法的。這家公司用紫外線使桌面塗料快速固化，他想，何不直接用這些材料來製造立體的東西？於是他將這種用瞬間固化的液體“列印”物體的技術取名 stereolithography（光固化，簡稱SLA），這就是3D 列印起源。

1988年，Scott Crump發明了另外一種3D列印技術——熱熔解積壓成形(簡稱FDM)，利用蠟、ABS、PC、尼龍等熱塑性材料來製作物體。這是目前普及率最高的技術。　　

1989年，C．R．Dechard博士發明了選區鐳射燒結技術(簡稱SLS)，利用高強度鐳射將尼龍、蠟、ABS、金屬和陶瓷等材料粉來烤結成形。

1993年，麻省理工大學教授EmanuaI Sachs創造了三維一種列印技術(簡稱3DP)，將金屬、陶瓷的粉末通過粘接劑粘在一起成形。

1995年，麻省理工大學的畢業生Jim Bredt和TimAnderson把約束溶劑擠壓到粉末床實現3D列印。

1996年，3D Systems、Stratasys、Z Corporation分別推出了自己的產品，第一次使用了“3D印表機”的稱謂。

2005年，Z Croooration推出了世界上第一臺高精度彩色3D印表機一SpeCTRum 2510，
同一年，英國巴恩大學的Adrian Bowyer發起了開源3D打日機專案RepRap，目標是通過3D印表機本身，能夠製造出另一臺3D印表機。

2008年，第—個基於RepRap的3D印表機發布，代號為“Darwin”，它的理念是：機器最終能自我複製，目前，它能夠列印自身50%元件。
這是一個了不起的印表機！因為，它是開源的！正因為有了它，中國的3D列印才可能在極短的時間裡，迅速興起。當前使用的3D印表機，大多是這種型別。　

2010年11月，第一臺用巨型3D印表機列印出整個身軀的轎車出現。

2011年8月，世界上第一架3D列印飛機由英國南安營敦大學的工程師建立完成。 9月，維也納科技大學開發了更小、更輕、更便宜的3D印表機，這個超小3D印表機重1.5kg。

2012年3月，維也納大學的研究人員宣佈利用二光子平板印刷技術突破了3D列印的最小極限，展示了一輛長度不到0.3mm的賽車模型。
7月，比利時的international Univers CollegeLeuven的一個研究組測試了一輛幾乎完全由3D列印的小型賽車，其車速達到了140千米／小時。
12月，美國分散式防禦組織成功測試了3D列印的槍支彈夾。
……

三、3D列印有什麼用
那麼，3D列印到底有什麼用呢？
我們都知道，日常生活中用到的物品，千種萬種，但是，它們無非兩種來源：手工製作，工業化生產。
手工製作一次只能做一件，效率低，且不可複製，每一件都是獨一無二的，比如字畫，所以價格貴。比如你媽給你織的毛衣，裡面有溫度。

工業化生產，那就多了，便宜。便宜是因為工業化生產有模具，咔嚓一下就做一個，但是，模具的成本相當高，少則幾萬，多則幾百萬，只適合大規模生產。

3D列印的好處是：你只管設計，它負責實現。而且，有些東西，你可能只要一個或幾個，不需開模具。應用領域相當廣泛：

個性化：我要打個禮品送給女朋友。

工業設計：快速成形，不用開模。

醫療：我要打個耳朵。

食品：我要打個漢堡。

住房：我要打個房子。

教學：我要打個教具。

我要打件衣服，我要打個飛機，我要打零件，我要打個雕塑作品，我要打個玩具，我要打把槍（犯法），我要打個人（不許打人！掃描可以）。
3D列印非常適合個性化。總有一天，你的衣食住行，都是你打出來的。

四、3D列印要用什麼軟體
我們都知道，要用電腦打字，要學會word，wps等等。同樣，要用3D印表機列印作品，也要會相關的軟體創作作品。

這個相關的軟體，就是三維繪圖軟體。大名鼎鼎的有：Pro/E、 UG、 solidworks、 3Dmax 、Auto CAD，Rhino(犀牛)、Maya， Lightwave。還有好多，這些軟體相當強大，日常生活用品都是它們做出來的，還有你看的動畫片也是它們做出來的。

遺憾的是，這些軟體，學起來太難，很不好上手，因為多出一維。多一維是完全不同的世界。當年學立體幾何很多女生就頭痛，更可惡的是，數學老師只會在黑板上（二維）畫立體圖。聽說我們的宇宙是十維的，沒法想象。

這麼說，普通人就沒法用3D印表機了？
也不是，辦法總比困難多。
這世界上就有那麼多奇怪的人，總能把複雜的東西簡單化。
有個牛人，做了個叫SketchUp 的三維軟體，中文名叫草圖大師，可以很方便地創作三維圖象。

著名的Autodesk公司，為了讓普通人能快速掌握3D建模，順天應時，開發了一款簡易3D軟體，叫123D Design，可以說就是簡化的AutoCAD,雖說簡化，可不簡單，基本能滿足我們的要求。而且還有一個系列：123D Catch(圖片轉3D，例如做3D人像）,123D Make（3D轉立體拼圖），123D Circuits(電路設計），123D Sculpt+……等等，都免費。特別是123D Sculpt+，有平板和手機的應用，就是說，用手機也能捏出3D來。

還有個更牛的人，發明了一個小巧的三維軟體，叫sculptris，大約泥人張的意思。
開啟軟體，就會有個泥球，然後呢，你就用手（當然是滑鼠）去捏，拉拉扯扯，就能做出一個立體的圖形，然後，就匯出，然後就列印，就這麼簡單。

五、3D列印離我們有多遠
就在身邊。
3D列印近幾年發展相當快，尤其在中國，鼎鼎有名的“made in china”，拿來主義，跨越式發展。由於技術更新，成本大幅度下降，原來幾萬幾十萬的印表機，現在是幾萬幾千，普及型的，就相當智慧手機的價格，是送給孩子的最好禮物。如果你的動手能力強，可以在淘寶上購買配件，自己組裝，既省錢又學知識。
舊時王謝堂前燕，飛入尋常百姓家。