3D打印的前身是快速原型制造,在上世紀80年代已經(jīng)應用于工業(yè)設計和生產過程。現(xiàn)在通用的各3D打印技術,在當時基本上都已經(jīng)開發(fā)出來了。反而3D打印這名字來得晚,直到1995年麻省理工學院的兩名畢業(yè)生JimBredt和TimAnderson才第一次提出了“3D打印”的概念。
3D打印技術雖然有好多種,但思路都是一樣的,專業(yè)術語叫做“分布式材料制造”。
分布式材料制造就是這樣將要生產的產品分割成一個個小部分,分別制造出來然后堆積在一起。只不過這些分割出來的部件都非常非常小,而且隨著技術的進步,制造精度將不斷提高,分割的部件還會越來越小。我們可以把3D打印機看作是嚴格遵守說明書進行操作的組裝的工人,而那些小部件就是3D打印的“墨水”。
雖然原理都是一樣的,但實現(xiàn)的方式卻非常多,簡單來說可以分為選擇性激光燒結法、熔融沉積制造法、光固化成型法和分層實體制造法。
選擇性激光燒結法,就是放上一大堆金屬粉末,用激光一點點熔融燒結起來制造成型。這種方式可靠性高,可以制造金屬構件,不過設備昂貴技術性強。目前除了少數(shù)幾家廠商在研發(fā)相同概念的家用型外,基本上還是高精工業(yè)領域在應用,比如航空航天和汽車制造行業(yè)。
熔融沉積制造法比較容易理解,就是把原材料熔化成半流體,然后從噴頭拉成一條條絲狀體堆積成型,有點像牙簽工藝品的制作,這個絲狀體的直徑也就是這臺3D打印機的精度。目前這是主流3D打印機采用最多的方法。
光固化成型法和分層實體制造法的過程都差不多,都是化立體為平面,一層層制造出來后堆積起來。只不過光固化成型是做減法,分層實體制造是做加法。目前來說光固化成型法具有精度高、可控型強等優(yōu)點,適合于制造精細工藝品,比如精美的國際象棋棋子之類,但其設備成本高占地大,雖然有一些家用型號,但還不太普及。分層實體制造法則更多的是用來制作工藝品,其成本低材料廣是一個優(yōu)點,但基本沒有家用普及的想法。