工作原理與(yu) 普通打印機無異，隻是打印材料不同

　　由成龍主演的電影《十二生肖》有這樣一個(ge) 情節：被盜走的國寶十二生肖頭像數據被電腦掃描後，一模一樣的獸(shou) 首就可以從(cong) 一台神奇的機器上製造出來。——這個(ge) 情節簡單地介紹了3D打印的流程，看上去似乎很簡單，並沒有什麽(me) 特別。

　　3D打印機究竟是什麽(me) 原理呢？它和傳(chuan) 統打印機有何區別？和雕刻技術又有何不同？

　　說起它的原理，其實一點都不複雜，其運作原理和傳(chuan) 統打印機工作原理基本相同，也是用噴頭一點點“磨”出來的。隻不過3D打印它的噴的不是墨水，而是液體(ti) 或粉末等“打印材料”，利用光固化和紙層疊等技術的快速成型裝置。通過電腦控製把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。

　　對此，中科院廣州電子科技有限公司的技術人員王宏偉(wei) 把它比喻成切西瓜和疊西瓜的過程，“你可以想象一下，這裏有一個(ge) 西瓜被電腦掃描了之後，它的身高、體(ti) 重、三圍都有很詳細的數據了，然後在根據這個(ge) 數據把西瓜分割成無數個(ge) 薄薄的橫截麵，3D打印機就是把這些無數個(ge) 橫截麵疊加成一個(ge) 西瓜的過程。”

　　3D打印過程就像切西瓜和拚西瓜

　　這裏的“西瓜切片”要比我們(men) 實際所見的西瓜片薄很多，據王宏偉(wei) 介紹說，目前根據使用材料的不同，3D打印的切片最薄的達到16微米，也就是0.016毫米，相當於(yu) 比我們(men) 頭發直徑的一半還要薄，用肉眼是看不到的。如此精細的工藝，還主要集中在3D製造工藝相對成熟的國外產(chan) 品上，而國內(nei) 3D打印機的切片厚度通常都在0.178毫米以上。

　　當然，如此輕薄的切層，想要堆積起來並不是一件容易的事兒(er) ，目前實現堆疊薄層的技術也多種多樣，王宏偉(wei) 簡單地介紹了兩(liang) 種技術方法：“有一種叫立體(ti) 光刻，比如以色列的Object公司3D打印機，就是將一層極薄的液態塑料物質噴在鑄模托盤上，然後經紫外線處理，托盤依次下降極小的一層，以供下一層堆疊上來。因為(wei) 這種技術要求非常精細，因此生產(chan) 出來的樣品不需要打磨，表麵就非常光滑。”此外，王宏偉(wei) 把常用的“熔積成型”比喻成“擠牙膏”：“牙膏管的口就類似3D打印機的噴頭，牙膏就類似3D打印的原材料，原材料在噴頭內(nei) 經過熔化，最後沉積成塑料纖維形成薄層。”

　　簡單而言，3D打印機做的是“加法”，把一層一層疊加起來形成成品，而傳(chuan) 統的模具製造采用的是雕刻手法，在一整塊材料上，把不需要的部分剔除最後成型。顯然，前者更加環保，也更加有效率。

　　國內(nei) 可用材料有限，主要打印工業(ye) 塑料

　　跟傳(chuan) 統打印機不同的是，3D打印機使用的材料並非是“墨水”，而是液態或者粉末材料。據王宏偉(wei) 介紹說，目前國內(nei) 研發的3D打印機能使用的材料非常有限，主要是具有高強度、耐衝(chong) 擊、耐熱度等特點的工業(ye) 塑料，集中在PC和PC-ABS 這兩(liang) 種。這兩(liang) 種材料在日常生活中的應用非常廣泛，例如工地上的安全帽和汽車上的方向盤，都有可能是這兩(liang) 種材料製造的。

　　不過，3D打印材料在國外的研發則更為(wei) 多樣和先進，除了上述材料，國外3D打印機還會(hui) 使用光敏樹脂、金屬、石膏、生物陶瓷等材料。美國就有研究人員用磷酸鈣生物陶瓷曾經打印出人體(ti) 骨骼，並在小狗身上做了實驗，小狗完好地生存了下來。

　　今年2月，美國康奈爾大學發表報告稱，利用3D打印機打印出人造耳朵。那麽(me) ，這種人體(ti) 器官又是用什麽(me) 材料製造而成呢？

　　據悉，美國康奈爾大學研究人員首先利用快速旋轉的3D相機拍攝數名兒(er) 童現有耳朵的三維信息，然後將其輸入計算機，3D打印機會(hui) 據此打印出耳朵模子。研究人員在模子中注入特殊的膠原蛋白凝膠，這種凝膠含有能生成軟骨的牛耳細胞。此後數周內(nei) ，軟骨逐漸增多並取代凝膠。3個(ge) 月後，模子內(nei) 出現一個(ge) 具有柔韌性的人造外耳，其功能和外表均與(yu) 正常人耳相似。

　　除此之外，英國也有機構在嚐試通過3D打印機來打造人體(ti) 的幹細胞，從(cong) 而突破諸多醫學難題。不過，對此，中科院廣州電子科技有限公司董事長、研究員李耀堂就表示：“3D打印離人體(ti) 器官實用化的道路非常漫長，例如一個(ge) 腎髒，結構非常複雜，很多血管，這些東(dong) 西目前是無法打印出來的。”

　　談資

　　1. 3D打印與(yu) 普通打印機的區別

　　無論是3D打印機還是傳(chuan) 統打印機，都稱為(wei) 打印機，工作原理基本相同。它們(men) 最大的差別就在於(yu) 耗材不同，普通打印機的耗材是由傳(chuan) 統的墨水和紙張組成的，而3D打印機主要是由膠水和粉末組成的，都是經過特殊處理的材料，但是對固化反應速度和模型強度以及分辨率都有很大關(guan) 係。

　　2.世界上最小的

　　3D打印機

　　世界上最小的3D打印機是由維也納大學的研發小組隻花費了1200歐元(約1.1萬(wan) 元人民幣)組裝的打印機，由於(yu) 他們(men) 完美的設計，成本被大大降低，打印機大小也比預計的要小得多。

　　它的外形隻有牛奶盒大小(當然我們(men) 說的是大盒裝的)，重量僅(jin) 有3.3磅(約1.5公斤)，是世界上最小的3D打印機。

　　3.打印玩具

　　最快20分鍾

　　3D打印機被很多人應用在給小孩子大玩具上，目前，最大能打印出15厘米×15厘米規格的玩具，空心的玩具最快隻需要20分鍾，實心的最慢也隻需要三四個(ge) 小時即可打印好，在材料成本方麵也隻需要幾十元，和普通玩具售價(jia) 差不多。

　　4.美國打印槍支

　　需安裝金屬釘

　　美國已有網站上載了槍支的三維數據模型，網民花3000美元買(mai) 台3D打印機，下載了槍支數據模型在家就能打印槍支。這種槍支是塑料製品，使用壽命短，可以逃避槍支金屬檢測，具備殺傷(shang) 能力。美國已規定3D打印的槍支一定要加入一顆金屬釘，使其不能逃避槍支金屬檢測。

　　5.能打印食物嗎？

　　在這裏，食物僅(jin) 僅(jin) 是一些分開存放的不同粉末。這些不同的粉末加上油和水，然後通過3D打印機製造出不同風味的食物。3D食物打印機由軟件控製，能夠打印出任何你想要的食物。

　　6.3D打印的材料貴嗎?

　　打印材料根據種類和國內(nei) 國外生產(chan) 有所不同，譬如同樣的ABS塑料的材料，國內(nei) 廠家售價(jia) 在幾百元每公斤，國外廠家的售價(jia) 在上萬(wan) 元每公斤。