3d印表機

3D印表機（3D Printers）簡稱（3DP）是一位名為恩里科·迪尼（Enrico Dini）的發明家設計的一種神奇的印表機，不僅可以“列印”一幢完整的建築，甚至可以在航天飛船中給太空人列印任何所需的物品的形狀。但是3D列印出來的是物體的模型，不能列印出物體的功能。

2016年2月3日訊，中國科學院福建物質結構研究所3D列印工程技術研發中心林文雄課題組在國內首次突破了可連續列印的三維物體快速成型關鍵技術，並開發出了一款超級快速的連續列印的數字投影（DLP） 3D印表機。該3D印表機的速度達到了創記錄的600 mm/s，可以在短短6分鐘內，從樹脂槽中“拉”出一個高度為60 mm的三維物體，而同樣物體採用傳統的立體光固化成型工藝（SLA）來列印則需要約10個小時，速度提高了足足有100倍!3D列印實現太空工業化。

基本介紹

• 中文名：3D印表機，三維印表機，三維快速成型
• 外文名：3D Printers（3DP)
• 發明者：恩里科·迪尼
• 套用領域：醫學，工業設計等
• 特點：直接從計算機圖形數據中生成物體
• 技術特徵：累積製造技術

發展簡史

發展年表

3D列印思想起源於19世紀末的美國，並在20世紀80年代得以發展和推廣。3D列印是科技融合體模型中最新的高“維度”的體現之一。

19世紀末，美國研究出了的照相雕塑和地貌成形技術，隨後產生了列印技術的3D列印核心製造思想。

20世紀80年代以前，三維印表機數量很少，大多集中在“科學怪人”和電子產品愛好者手中。主要用來列印像珠寶、玩具、工具、廚房用品之類的東西。甚至有汽車專家列印出了汽車零部件，然後根據塑膠模型去訂製真正市面上買到的零部件。

1979年，美國科學家RF Housholder獲得類似“快速成型”技術的專利，但沒有被商業化。

20世紀80年代已有雛形，其學名為“快速成型”。20世紀80年代中期，SLS被在美國德克薩斯州大學奧斯汀分校的卡爾Deckard博士開發出來並獲得專利，項目由DARPA贊助的。

到20世紀80年代後期，美國科學家發明了一種可列印出三維效果的印表機，並已將其成功推向市場，3D列印技術發展成熟並被廣泛套用。普通印表機能列印一些報告等平面紙張資料。而這種最新發明的印表機，它不僅使立體物品的造價降低，且激發了人們的想像力。未來3D印表機的套用將會更加廣泛。

1995年，麻省理工創造了“三維列印”一詞，當時的畢業生Jim Bredt和Tim Anderson修改了噴墨印表機方案，變為把約束溶劑擠壓到粉末狀的解決方案，而不是把墨水擠壓在紙張上的方案。

2003年以來三維印表機的銷售逐漸擴大，價格也開始下降。

研發產品

家用3D印表機

德國發布了一款迄今為止最高速的納米級別微型3d印表機——Photonic Professional GT。 這款Photonic Professional GT 3D印表機，能製作納米級別的微型結構，以最高的解析度，快速的列印寬度，列印出不超過人類頭髮直徑的三維物體。

最小的3D印表機

世上最小的3D印表機來自維也納技術大學，由其化學研究員和機械工程師研製。這款迷你3D印表機只有大裝牛奶盒大小，重量約3.3磅（約1.5公斤），造價1200歐元（約1.1萬元人民幣）。相比於其他的列印技術，這款3D印表機的成本大大降低。研發人員還在對印表機進行材料和技術的進一步實驗，希望能夠早日面世。

最大的3D印表機

華中科技大學史玉升科研團隊經過十多年努力，實現重大突破，研發出全球最大的“3D印表機”。這一“3D印表機”可加工零件長寬最大尺寸均達到1.2米。從理論上說，只要長寬尺寸小於1.2米的零件（高度無需限制），都可通過這部機器“列印”出來。這項技術將複雜的零件製造變為簡單的由下至上的二維疊加，大大降低了設計與製造的複雜度，讓一些傳統方式無法加工的奇異結構製造變得快捷，一些複雜鑄件的生產由傳統的3個月縮短到10天左右。

大連理工大學參與研發的最大加工尺寸達1.8米的世界最大雷射3D印表機進入調試階段，其採用“輪廓線掃描”的獨特技術路線，可以製作大型工業樣件及結構複雜的鑄造模具。這種基於“輪廓失效”的雷射三維列印方法已獲得兩項國家發明專利。該雷射3D印表機只需列印零件每一層的輪廓線，使輪廓線上砂子的覆膜樹脂碳化失效，再按照常規方法在180℃加熱爐內將列印過的砂子加熱固化和後處理剝離，就可以得到原型件或鑄模。這種列印方法的加工時間與零件的表面積成正比，大大提升列印效率，列印速度可達到一般3D列印的5—15倍。

彩印3D印表機

2013年5月上市了這種類型的3D印表機新產品“ProJet x60”系列。ProJet品牌主要有四種造型方法的裝置。其餘三種均是使用光硬化性樹脂的類型，包括用雷射硬化光硬化性樹脂液面的類型、從噴嘴噴出光硬化性樹脂後照射光進行硬化的類型（這種類型的造型材料還可以使用蠟）、向薄膜上的光硬化性樹脂照射經過掩模的光的類型。高端機型ProJet 660Pro和ProJet 860Pro可以使用CMYK（青色、洋紅、黃色、黑色）4種顏色的粘合劑，實現600萬色以上的顏色ProJet 260C和ProJet 460Plus使用CMY三種顏色的粘合劑）。

3D印表機器人

2013年11月23日，西安電子科技大學展出3D列印機器人，這是一台遠程體感控制服務機器人，最主要的功能是照顧老人。很多老人行動不便，有了機器人助手，只要對著攝像頭做出手勢，機器人就能模仿動作去做家務。

技術原理

3D印表機又稱三維印表機（3DP），是一種累積製造技術，即快速成形技術的一種機器，它是一種數字模型檔案為基礎，運用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑膠等可粘合材料，通過列印一層層的粘合材料來製造三維的物體。現階段三維印表機被用來製造產品。逐層列印的方式來構造物體的技術。3D印表機的原理是把數據和原料放進3D列印機中，機器會按照程式把產品一層層造出來。

3D印表機與傳統印表機最大的區別在於它使用的“墨水”是實實在在的原材料，堆疊薄層的形式有多種多樣，可用於列印的介質種類多樣，從繁多的塑膠到金屬、陶瓷以及橡膠類物質。有些印表機還能結合不同介質，令列印出來的物體一頭堅硬而另 一頭柔軟。

1、有些3D印表機使用“噴墨”的方式。即使用印表機噴頭將一層極薄的液態塑膠物質 噴塗在鑄模托盤上，此塗層然後被置於紫外線下進行處理。之後鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆疊上來。

2、還有的使用一種叫做“熔積成型”的技術，整個流程是在噴頭內熔化塑膠，然後通過沉積塑膠纖維的方式才形成薄層。
3、還有一些系統使用一種叫做“雷射燒結”的技術，以粉末微粒作為列印介質。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤上形成一層極薄的粉末層，熔鑄成指定形狀，然後由噴出的液態粘合劑進行固化。

4、有的則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒，當遇到包含孔洞及懸臂這樣的複雜結構時，介質中就需要加入凝膠劑或其他物質以提供支撐或用來占據空間。這部分粉末不會被熔鑄，最後只需用水或氣流沖洗掉支撐物便可形成孔隙。

主要特點

3D列印帶來了世界性製造業革命，以前是部件設計完全依賴於生產工藝能否實現，而3D印表機的出現，將會顛覆這一生產思路，這使得企業在生產部件的時候不再考慮生產工藝問題，任何複雜形狀的設計均可以通過3D印表機來實現。

3D列印無需機械加工或模具，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的物體， 從而極大地縮短了產品的生產周期，提高了生產率。儘管仍有待完善，但3D列印技術市場潛力巨大，勢必成為未來製造業的眾多突破技術之一。

3D列印使得人們可以在一些電子產品商店購買到這類印表機，工廠也在進行直接銷售。科學家們表示，三維印表機的使用範圍還很有限，不過在未來的某一天人們一定可以通過3D印表機列印出更實用的物品。

3D列印技術對美國太空總署的太空探索任務來說至關重要，國際空間站現有的三成以上的備用部件都可由這台3D印表機製造。這台設備將使用聚合物和其他材料，利用擠壓增量製造技術逐層製造物品。3D列印實驗是美國太空總署未來重點研究項目之一，3D列印零部件和工具將增強太空任務的可靠性和安全性，同時由於不必從地球運輸，可降低太空任務成本。

操作流程

三維列印通常是採用數位技術材料印表機來實現的，使用3D印表機的流程是：

1、輕點電腦螢幕上的“列印”按鈕，一份數字檔案便被傳送到一台噴墨印表機上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。

2、而在3D列印時，軟體通過電腦輔助設計技術（CAD）完成一系列數字切片，並將這些切片的信息傳送到3D印表機上，後者會將連續的薄型層面堆疊起來，直到一個固態物體成型。

工作步驟

軟體建模

3D印表機工作步驟是這樣的：

先通過計算機建模軟體建模，如果你有現成的模型也可以，比如動物模型、人物、或者微縮建築等等。

然後通過SD卡或者USB優盤把它拷貝到3D印表機中，進行列印設定後，印表機就可以把它們列印出來，其工作結構分解圖如下。

3D印表機的工作原理和傳統印表機基本一樣，都是由控制組件、機械組件、列印頭、耗材和介質等架構組成的，列印原理是一樣的。3D印表機主要是在列印前在電腦上設計了一個完整的三維立體模型，然後再進行列印輸出。

3D列印與雷射成型技術一樣，採用了分層加工、疊加成型來完成3D實體列印。每一層的列印過程分為兩步，首先在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然後是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，而沒有膠水的區域仍保持鬆散狀態。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“列印”成型，列印完畢後只要掃除鬆散的粉末即可“刨”出模型，而剩餘粉末還可循環利用。

三維設計

三維列印的設計過程是：先通過計算機建模軟體建模，再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面，即 切片，從而指導印表機逐層列印。
設計軟體和印表機之間協作的標準檔案格式是STL檔案格式。一個STL檔案使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面解析度越高。PLY是一種通過掃描產生的三維檔案的掃描器，其生成的VRML或者WRL檔案經常被用作全彩列印的輸入檔案。

列印過程

印表機通過讀取檔案中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地列印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而製造出一個實體。這種技術的特點在於其幾乎可以造出任何形狀的物品。
印表機打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的解析度是以dpi（像素每英寸）或者微米來計算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分印表機如Objet Connex 系列還有三維 Systems' ProJet 系列可以列印出16微米薄的一層。而平面方向則可以列印出跟雷射印表機相近的解析度。列印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。 用傳統方法製造出一個模型通常需要數小時到數天，根據模型的尺寸以及複雜程度而定。而用三維列印的技術則可以將時間縮短為數個小時，當然其是由印表機的性能以及模型的尺寸和複雜程度而定的。
傳統的製造技術如注塑法可以以較低的成本大量製造聚合物產品，而三維列印技術則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產數量相對較少的產品。一個桌面尺寸的三維印表機就可以滿足設計者或概念開發小組製造模型的需要。

製作完成

三維印表機的解析度對大多數套用來說已經足夠（在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣），要獲得更高解析度的物品可以通過如下方法：先用當前的三維印表機打出稍大一點的物體，再稍微經過表面打磨即可得到表面光滑的“高解析度”物品。
有些技術可以同時使用多種材料進行列印。有些技術在列印的過程中還會用到支撐物，比如在列印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易於除去的東西（如可溶的東西）作為支撐物。

套用領域

3D列印技術可用於珠寶，鞋類，工業設計，建築，工程和施工（AEC），汽車，航空航天，牙科和醫療產業，教育，地理信息系統，土木工程，和許多其他領域。常常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型或者用於一些產品的直接製造，意味著這項技術正在普及。通過3D印表機也可以列印出食物，是3D印表機未來的發展方向。

航天科技

GE中國研發中心的工程師們仍在埋頭研究3D列印技術。就在這之前，他們剛剛用3D印表機成功“列印”出了航空發動機的重要零部件。與傳統製造相比，這一技術將使該零件成本縮減30%、製造周期縮短40%。來不及慶祝這一喜人成果，他們就又匆匆踏上了新的征程。鮮為人知的是，他們已經“秘密”研發3D列印技術十年之久了。

一位叫Jim Smith的工程師又通過3D列印技術造出了世界首艘3D列印皮划艇，並且成功下水。

這艘“皮划艇”是他花費了42天時間，使用一台自製大型3D印表機打造的。它身長5米，由28塊彩色ABS塑膠組裝而成，每個部件都是由3D印表機製作，然後再用螺栓固定在一起。

製造的過程看似簡單，其實頗費功夫。從開始規劃到製造完成花了Smith近6年的時間，下水前的最後調整也花費了40天。這艘成品長5.08米，寬0.52米，總重量為29.29公斤，其中ABS部分重26.48公斤，黃銅螺紋部件重0.86公斤，螺栓重2.068公斤，總造價只有500美元。

3D列印技術已經日趨成熟，未來人們用它來造房子、造汽車，甚至更多東西也不無可能。

2015年6月22日報導，國營企業俄羅斯技術集團公司以3D列印技術製造出一架無人機樣機，重3.8公斤，翼展2.4米，飛行時速可達90至100公里，續航能力1至1.5小時。

公司發言人弗拉基米爾·庫塔霍夫介紹，公司用兩個半月實現了從概念到原型機的飛躍，實際生產耗時僅為31小時，製造成本不到20萬盧布（約合3700美元）。

音樂行業

為了探索3D印表機更多的套用，Rickard Dahlstrand使用Lulzbot 3D印表機創造出獨特的藝術。在2013斯德哥爾摩藝術黑客節上，Lulzbot 3D印表機不僅為參加的藝術家和黑客們列印出藝術節的LOGO，而且作為一個表演項目，它還一邊播放古典音樂一邊相應地列印出可視化的音樂作品。Lulzbot 3D印表機列印可視化音樂的原理是：該步進電機的運動進行控制可以以不同的速度運行，聲音的音調決定速度，從而音樂控制了列印過程。三台電機分別代表一個音軌，它們使用獨特的模式運動。兩個馬達控制Z軸移動。

列印音樂的3D印表機

醫療行業

骨骼列印

將來外科醫生們或許就將可以在手術中現場利用列印設備列印出各種尺寸的骨骼用於臨床使用。這種神奇的3D印表機已經被製造出來了，而用於替代真實人體骨骼的列印材料則正在緊鑼密鼓地測試之中。

在實驗室測試中，這種骨骼替代列印材料已經被證明可以支持人體骨骼細胞在其中生長，並且其有效性也已經在老鼠和兔子身上得到了驗證。未來數年內，列印出的質量更好的骨骼替代品或將幫助外科手術醫師進行骨骼損傷的修復，用於牙醫診所，甚至幫助骨質疏鬆症患者恢復健康。

3D列印技術迅速興起，成為炙手可熱的新型產業，它可以列印的立體產品種類正迅速增加。為了列印骨骼材料，博斯和她的同事們使用了一台商業銷售的ProMetal 3D印表機進行測試。這種3D印表機最初的設計目的是為了列印金屬件。它會逐層噴灑塑膠膠粒在一層粉末基底之上並逐層成型。每一層的厚度僅相當於人的頭髮絲寬度的一半。

這種骨骼支架的主要材料成分是磷酸鈣，其中還額外添加了矽和鋅以便增強其強度。當它被植入人體內之後可以暫時起到骨骼的支撐作用，並在此過程中幫助正常骨骼細胞生長發育並由此修復之前的損傷，隨後這種材料可以在人體內自然溶解。

科學家們花費4年時間才找出這種材料的合適配方，其中涉及化學，材料學，生物學和工藝科學的諸多學科。

文物行業

美國德雷塞爾大學的研究人員通過對化石進行3D掃描，利用3D列印技術做出了適合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特徵，同時還做了比例縮減，更適合研究。

博物館裡常常會用很多複雜的替代品來保護原始作品不受環境或意外事件的傷害，同時複製品也能將藝術或文物的影響傳遞給更多更遠的人。史密森尼博物館就因為原始的托馬斯·傑弗遜像要放在維吉尼亞州展覽，所以博物館用了一個巨大的3D列印替代品放在了原來雕塑的位置。

建築領域

在建築業里，工程師和設計師們已經接受了用3D印表機列印的建築模型，這種方法快速、成本低、環保，同

時製作精美。完全合乎設計者的要求，同時又能節省大量材料。

荷蘭海牙核安全峰會在2014年3月24日到25日舉行，各國國家元首皆出席此次峰會，忙裡偷閒各國元首也會參加一些有趣的聚會或活動，比如習近平主席攜夫人彭麗媛女士參加的荷蘭國王舉行的國宴，與此同時前來與會的美國總統歐巴馬先生卻在DUS公司的3D列印展覽館，參觀全球最大的3D列印建築物。

該3D列印展利用3D列印技術準備列印全球最大的3D列印房屋，該公司使用名為KamerMaker的3D印表機，高達6米可安置在廢棄貨櫃內。KamerMaker的功能與桌面3D印表機相似，可在連續層次中擠壓出熱塑膠。它還可以用來列印較小物件，比如板凳。

製造業

製造業也需要很多3D列印產品，因為3D列印無論是在成本、速度和精確度上都要比傳統製造好很多。而3D列印技術本身非常適合大規模生產，所以製造業利用3D技術能帶來很多好處，甚至連質量控制都不再是個問題。

比如微軟的3D模型列印車間，在產品設計出來之後，通過3D印表機列印出來模型，能夠讓設計製造部門更好的改良產品，打造出更出色的產品。汽車行業在進行安全性測試等工作時，會將一些非關鍵部件用3D列印的產品替代，在追求效率的同時降低成本。

汽車列印

2014年10 月10日，世界首款3D列印汽車終成現實，這輛由“本地汽車”公司打造的3D列印汽車只有兩個座位，名字叫“斯特拉迪”，它的製作周期為44個小時，並且最高時速可以達到80公里每小時。“斯特拉迪”全身是碳纖維及塑膠，利用“3D列印技術”製造而成。據悉，全車只使用了40個零件，且依靠電動能源，充一次電花費3.5小時，可以行駛大約100公里。

食品產業

2013年5月22日，NASA已選中總部位於德克薩斯州的系統和材料研究公司，向其投資12.5億美元，研發能為太空人製造“營養可口”食品的3D印表機。

3D食物印表機的概念設計方案中，印表機的“墨盒”——也就是裝載食物的部分使用壽命長達30年。這款產品的實驗版本已經可以成功“列印”朱古力，而比薩餅將是它未來幾周內的下一個目標。據透露，食物印表機製造比薩餅的步驟如下：首先，列印一層麵餅，並在列印的同時烤好；然後機器會將使用裝載番茄的“墨盒”和水、油混合，列印出番茄醬。最後將醬料和奶油列印在比薩餅的表面。

一位名叫Luiza Silva的學生就設計了一個3D概念印表機Atomium，它能夠列印分子級的材料，幾乎能夠列印各種形狀。如果這個概念得以實現，它將會改變我們與食物間的關係。

Atomium的工作原理是這樣的：用戶事先註冊基本信息，比如醫療數據（對什麼過敏等）和飲食偏好等。然後，用戶可以簡單勾畫出他們喜歡的形狀類型，Atomium就會分析這些指令並創造出相應的食物。

西班牙巴塞隆納的自然機器公司向市場推出首款3D食物印表機Foodini，像是將食物列印出來一樣製作出甜品、漢堡、麵包、朱古力或意大利麵。自然機器公司對於這款特殊“印表機”的銷售前景十分樂觀。

生活用品

配件、飾品

這是最廣闊的一個市場。在未來不管是你的個性筆筒，還是有你半身浮雕的手機外殼，抑或是你和愛人擁有的定製戒指，都有可能是通過3D印表機列印出來的。甚至不用等到未來，就可以實現。

美容護膚

3D列印技術未來也可能會幫助愛美人士進行整容，說不定未來最有效果的青春痘的治療方法就是通過3D列印技術來實現呢！不僅青春痘,包括祛斑、美白等領域都有希望使用到3D列印技術的！

發展現狀

價格因素

大多數桌面級3D印表機的售價在2萬元人民幣左右，一些國內研發的產品價格在2000~20000元。但是據3D印表機代理商透露，國產的3D印表機雖然價格低，但質量很難保障。

對於桌面級3D印表機來說，由於僅能列印塑膠產品，因此使用範圍非常有限，而且對於家庭用戶來說，3D印表機的使用成本仍然很高。因為在列印一個物品之前，人們必須會懂得3D建模，然後將數據轉換成3D印表機能夠讀取的格式，最後再進行列印。

原材料

3D列印不是一項高深艱難的技術。它與普通列印的區別就在於列印材料。

以色列的Object是掌握最多列印材料的公司。它已經可以使用14種基本材料並在此基礎上混搭出107種材料，兩種材料的混搭使用、上色也已經是現實。但是，這些材料種類與人們生活的大千世界裡的材料相比，還相差甚遠。不僅如此，這些材料的價格便宜的幾百元一公斤，最貴的要四萬元左右。

風險成本

如同核反應既能發電，又能破壞一樣。3D列印技術在初期就讓人們看到了一系列隱憂，而未來的發展也會令不少人擔心。如果什麼都能徹底複製，想到什麼就能製造出什麼，聽上去很美的同時，也著實讓人恐懼。

3D列印悖論

3d列印是一層層來製作物品，如果想把物品製作的更精細，則需要每層厚度減小；如果想提高列印速度，則需要增加層厚，而這勢必影響產品的精度質量。若生產同樣精度的產品，同傳統的大規模工業生產相比，沒有成本上的優勢，尤其是考慮到時間成本，規模成本之後。

行業標準

21世紀3D印表機生產商是百花齊放。 3D印表機缺乏標準，同一個3D模型給不同的印表機列印，所得到的結果是大不相同的。

此外，列印原材料也缺乏標準，2012-2013年3D印表機廠商都想讓消費者買自己提供的列印原料，這樣他們能獲取穩定的收入。這樣做雖然可以理解，畢竟普通印表機也走這一模式，但3d印表機生產商所用的原料一致性太差，從形式到內容千差萬別，這讓材料生產商很難進入，研發成本和供貨風險都很大，難以形成產業鏈。

工序問題

很多人可能以為3D列印就是電腦上設計一個模型，不管多複雜的內面，結構，摁一下按鈕，3D印表機就能列印一個成品。這個印象其實不正確。真正設計一個模型，特別是一個複雜的模型，需要大量的工程，結構方面的知識，需要精細的技巧，並根據具體情況進行調整。用塑膠熔融列印來舉例，如果在一個複雜部件內部沒有設計合理的支撐，列印的結果很可能是會變形的。後期的工序也通常避免不了。媒體將3D列印描述成列印完畢就能直接使用的神器。可事實上製作完成後還需要一些後續工藝：或打磨，或燒結，或組裝，或切割，這些過程通常需要大量的手工工作。

缺乏設計

都說3D列印能給人們巨大的生產自由度，能生產前所未有的東西。可直到2012年，這種“殺手”級別的產品還很少，幾乎沒有。做些小規模的飾品，藝術品是可以的，做逆向工程也可以的，但要談到大規模工業生產，3D列印還不能取代傳統的生產方式。如果3D列印能生產別的工藝所不能生產的產品，而這種產品又能極大提高某些性能，或能極大改善生活的品質，這樣或許能更快的促進3d印表機的普及。可2012-2013年3D印表機這方面並不盡如人意。

健康危害

3D列印技術日漸普及，套用於醫學、建築和軍事等範疇，甚至開始家用化。但該技術在逐漸被廣泛套用的同時，危害也日趨暴露出來。

3D印表機進行零重力測試飛行實驗

家用3D印表機在室內運作時，會釋放大量有毒超微細粒子（UFP），有害程度相當於吸食香菸，影響人體健康。

市面上的3D印表機首先將塑膠加熱，然後通過噴嘴噴出，造出設計模型。這過程類似工業生產，會釋出有毒物質，但一般家用者不會使用防護裝備。微粒會在空中飄浮，容易被人吸入肺部甚至腦部，過度積聚可能會引發肺病、血液及神經系統疾病，甚至導致死亡。

研究員測試五款市面熱銷的3D印表機，發現它們釋放的超微細粒子數量驚人。例如，以PLA聚合物作低溫列印，最低每分鐘釋放二百億微粒;在高溫下以其他物料列印，每分鐘釋放的微粒更可多達二千億粒。這些3D印表機的微粒釋放量，有如在室內開火爐、燒香味蠟燭或燃燒香菸。

故障排除

翹邊

1. 首先調節平台下旋鈕使平台降至最低 然後印表機選擇設定中的平台校準；
2. 然後在每次噴頭下降到校準點時 調節對應平台角的旋鈕使平台剛好與噴頭接觸；
3. 照此方法將四個平台角校準一遍 然後進行第二次校準 這次不需要降低平台 只需要對噴頭和平台間的距離進行微調使之貼合（如果剛剛好就不要調節） 然後確認 機器重啟 大功告成；

噴頭堵塞

1. 通過操作軟體把噴頭關閉，再移開噴頭離開列印中的模型；
2. 把原料從噴頭上扒開，防止進一步堵塞；
3. 把噴嘴殘留的塑膠清走；
4. 開啟噴頭工作，等噴頭裡面的塑膠融化後會自動噴出；
5. 從新把塑膠耗材插上噴頭；

3D印表機擱置時

（1）平台清理

找一塊不掉毛的絨布，在上面加上一點點外用酒精或者一些丙酮指甲油清洗劑，輕輕的擦拭，就可將平台清理乾淨了。

（2）噴嘴內殘料清理

先預熱噴頭到220℃左右，然後用鑷子慢慢將裡面的廢絲拔出來，或者拆下噴嘴進行徹底清理。

（3）其他清理

將3D印表機機箱下面的垃圾收拾乾淨，給缺油的部件做好潤滑，用乾淨的布將電機、絲桿等組件上面的油污擦拭乾淨。

做好以上幾點清理後，將機器遮蓋好後便可長期存放。設備日常使用過程中，養成良好的保養習慣可延長它的使用時間。

發展前景

領域延伸

3D列印的優勢在2011年被充分套用於生物醫藥領域，利用3D列印進行生物組織直接列印的概念日益受到推崇。比較典型的包括Open3DP創新小組宣布3D列印在列印骨骼組織上的套用獲得成功，利用3D列印技術製造人類骨骼組織的技術已經成熟；哈佛大學醫學院的一個研究小組則成功研製了一款可以實現生物細胞列印的設備；另外，3D列印人體器官的嘗試也正在研究中。

隨著3D列印材料的多樣化發展以及列印技術的革新，3D列印不僅在傳統的製造行業體現出非凡的發展潛力，同時其魅力更延伸至食品製造、服裝奢侈品、影視傳媒以及教育等多個與人們生活息息相關的領域。

速度提升

在速度突破上，2011年，個人使用3D印表機的速度已突破了送絲速度300mm每秒的極限，達到350mm每秒。在體積突破上，3D印表機體積為適合不同行業的需求，也呈現“輕盈”和“大尺寸”的多樣化選擇。

平台革新

基於3D列印民用化普及的趨勢，3D列印的設計平台正從專業設計軟體向簡單設計套用發展，其中比較成熟的平台有基於WEB的3D設計平台3D Tin，另外，微軟、谷歌以及其他軟體行業巨頭也相繼推出了基於各種開放平台的3D列印套用，大大降低了3D設計的門檻，甚至有的套用已經可以讓普通用戶通過類似玩樂高積木的方式設計3D模型.

色彩逼真

3D印表機的創造物除了色彩豐富之外也相當精美。大多數創造物的最高解析度為100微米。但是我們能夠以25微米的解析度進行列印，創造出非常光潔的表面。列印出色彩逼真而且沒有任何毛刺的物體，其中一個有趣的推廣就是家庭使用，當想要燈泡或者任何有著塑膠支架的東西時，它們都可以列印出來。家庭用戶也可以使用印表機列印玩具和臨時需要的東西，25微米的解析度甚至可以讓你使用足夠牢固的材料來列印假牙。

科幻成現實

好萊塢大作《十二生肖》影片中出現的專業設備就是流行的3D列印技術，對於曾經來說這類技術可能屬於試驗階段的產品，對於技術高速發展的時代來說，已經有國產品牌推出萬元內3D印表機產品，並且還在京城首家3D印表機體驗館中進行了展示。

套用案例

2010年，美國“太空製造”公司，在加利福尼亞州莫菲特場的美國太空總署艾姆斯研究中心內成立，由奇點大學的校友創建。

美國“太空製造”公司展開飛行試驗

2011年秋天，該公司自以來已展開四百多次拋物線飛行試驗，以在微重力環境下驗證3D列印技術。

2013年，美國“太空製造”公司與美國太空總署馬歇爾航天中心合作，開展在零重力環境中的3D列印技術試驗研究。

2014年，計畫為國際空間站提供一台3D印表機，供太空人在軌生產零部件，無需再從地球運輸零部件。計畫2014年八月利用美國太空探索技術公司的“龍”飛船，將新研發的太空3D印表機送往國際空間站。

2014年8月，3D印表機將連同太空貨物由SpaceX飛行器攜帶升空抵達國際空間站，採用“擠制遞增製造”技術將聚合物和其它材料逐層列印，最終形成所需的列印物體。3D列印設計藍圖可從空間站計算機中預先載入或者從地面上行傳輸，空間站超過30%的零部件都可以通過這台3D印表機製造。

2014年，國際空間站的太空人們不久前利用3D列印技術製造出第一把“太空工具”——扳手。這台針對零重力環境設計的3D印表機9月被送上太空，11月列印出首個“太空產品”——屬於它自身的一個零部件。

2015年，該公司還計畫為國際空間站提供一個名為“增量生產設備”的太空列印設備，該設備不僅可“列印”物品，還能修理組件並升級硬體等。

2015年04月22日，南方醫科大學珠江醫院利用3D列印指導完成複雜肝臟腫瘤切除手術。手術負責醫生方馳華教授介紹，這個手術複雜，難度非常大，若非藉助3D列印的肝臟模型指導，切除手術無法完成。這在國內尚屬首例。

2016年，太空製造公司正在研製的一種叫做“遞增生產設備”的永久性太空列印裝置，將交付國際空間站使用。

2015年7月17日，由3D模組新材料搭建的別墅現身西安，建造方在三個小時完成了別墅的搭建。據建造方介紹，這座三個小時建成的精裝別墅，只要擺上家具就能拎包入住。

2016年，鄭州科技學院大三的學生黃子帆發明的“桌面彩色3D印表機”獲全國金獎。

“國內的3D印表機只能打單色，而我設計的‘桌面彩色3D印表機’根據三基色原理，採用紅黃青三基色料絲，通過軟體程式控制料絲的進料長度，在印表機噴頭內進行融化融合獲得任意色彩。”在“2016年全國科技活動周”展台上，黃子帆向參觀者介紹這台3D印表機的不同之處。

憑藉技術領先的優勢，黃子帆發明的這台彩色3D印表機在“2015年全國青少年科技創意”大賽上獲得青年組一等獎，在由北京市科技委員會和中國發明協會聯合主辦的2016年第10屆北京發明創新大賽中，又獲得“全國科技創新大賽”金獎。

彩色3D印表機

黃子帆參加無錫“第8屆高等學校信息技術創新與實踐活動”決賽，研發的“柱坐標陶瓷3D印表機”項目榮獲一等獎。

柱坐標陶瓷3D印表機把傳統的拉坯成型法和泥條盤築成型法兩種陶藝成型方法加以結合，運用於3D列印技術。

相關展會

Inside 3D列印產業全球高峰論壇暨巡展（上海站）

【展會時間】2015年12月8-10日

【展會地點】上海世博展覽館 （浦東新區國展路1099號）

【展會簡介】Inside 3D列印產業全球高峰論壇暨巡展是世界規模最大的3D列印行業盛事，先後在美國、德國、新加坡、巴西、韓國、澳大利亞、日本等國家和地區舉辦。

【展品範圍】

●3D印表機：
工業級3D印表機、桌面型3D印表機，以及其他3D列印製造設備（快速成型機、快速製造設備）、3D印表機配件。

●三維掃描與軟體：
三維掃瞄器、三維雷射雕刻機、雷射製版、雷射設備、三維測量儀、三坐標測量機/儀、雷射跟蹤儀、三維相機、三維雷射抄數機、三維設計系統、運動捕捉系統、三維攝影測量系統、數控系統、檢測與逆向工程軟體、三維檢測軟體、普及套用3D設計軟體、列印軟體等。

●3D列印材料及技術：
光敏樹脂、塑膠粉末材料（尼龍、尼龍玻釺、尼龍碳纖維、尼龍鋁粉、Peek材料）等、金屬粉末材料（模具鋼、鈦合金、鋁合金以及CoCrMo合金、鐵鎳合金）等；3D列印技術、其他快速成型技術、逆向工程技術、表面處理等。

●3D列印服務：
3D列印、快速成型、手板製作，以及其他快速成型、逆向工程服務、三維掃描與測量等。

3D技術

主要技術

選擇性雷射燒結、直接金屬雷射燒結、熔融沉積成型、立體平版印刷、數字光處理、熔絲製造、電子束熔化成型、選擇性熱燒結、粉末層噴頭三維列印等等。

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專利技術

熔融沉積快速成型（Fused Deposition Modeling，FDM）

光固化成型（Stereolithigraphy Apparatus，SLA）

三維粉末粘接（Three Dimensional Printing and Gluing,3DP）

選擇性雷射燒結（Selecting Laser Sintering，SLS）