■ 文/楊員清

不明覺厲的3D打印技術

■ 文/楊員清

3D打印技術進入大眾視野，緣起于2012年3D打印手槍的轟動性新聞。

隨著3D打印機相關的新聞出現(xiàn)頻率越來越高，身邊的朋友都在問，3D打印機到底可以干什么，是不是真的什么都可以打印？有那么神？

因為媒體帶有夸張性質的宣傳，人們對3D打印技術存在一定的誤解。本文著重向大家介紹3D打印機的技術類型與應用，以及該技術在包裝行業(yè)的應用前景。

3D打印機技術類型

在技術類別上，3D打印機可以分為熔融堆積、光固化、選擇性激光燒結、粉末堆積等主要技術類型。

1. 熔融堆積

熔融堆積，即FDM技術（Fused Deposition Modelling）。運用絲狀材料（白臘、塑料、低熔點合金絲）為耗材，通過打印頭加熱，把耗材加熱軟化，按照電腦3D模型作“一筆畫”。在控制系統(tǒng)的驅動下，噴頭作 x-y 平面運動，將熔融的資料涂覆在作業(yè)臺上，冷卻后構成工件的一層截面，一層成形后，工作平臺下移一層高度，進行下一層涂覆，這樣逐層堆積構成三維工件。

該技術在商用級3D打印機技術中有非常廣泛的應用。

同時，因為耗材價格低廉，硬件結構相對簡單，可以設計出非常具有成本效應的3D打印機，所以目前消費級3D打印機都是基于該技術。

該技術主要用于塑料材質的打印，包括ABS、PLA、尼龍、PE、PC、可溶性材料，等等。新聞中常出現(xiàn)的食品打印機和器官打印機，都是基于這個技術類型，只是送料和擠出機構有所區(qū)別罷了。

2. 光固化技術

SLA全稱Stereolithography（光固化技術，亦稱立體印刷術）。它用激光選擇性地讓需要成型的液態(tài)光敏樹脂發(fā)生聚合反應變硬，從而造型。該技術的基礎原理與印刷行業(yè)的直接制版機（CTP）的基本工作原理類似。

該技術多用于商用級3D打印機。

由該技術的特點可以知道，該技術類型只可以打印塑料材質的物品。

3. 選擇性激光燒結

選擇性激光燒結，即SLS（Selective Laser Sintering）。和SLA類似，SLS使用激光。和SLA不同的是，SLS用的不是液態(tài)的光敏樹脂，而是塑料粉末或金屬粉末。激光的能量讓粉末產生高溫和相鄰的粉末發(fā)生燒結反應連接在一起。

該技術多用于工業(yè)級3D打印機。

該技術可以應用于塑料材料打印和金屬材料打印，但因為塑料和金屬粉末打印所使用的激光器和振鏡系統(tǒng)是完全不同的，所以，SLS機型是無法做到同時可以打印塑料和金屬的。

4. 粉末堆積

粉末堆積技術，即3DP（Three Dimensional Printing，也稱三維打?。┖蚐LS類似，這個技術的原料也是粉末狀的。典型的3DP打印機有兩個箱體。如圖所示，左邊為儲粉缸，右邊為成型缸。打印時，左邊會上升一層（一般為0.1mm），右邊會下降一層，滾粉輥把粉末從儲粉缸帶到成型缸，鋪上厚度為0.1mm的粉末。打印機頭根據(jù)電腦數(shù)據(jù)把液體打印到粉末上。（平面打印機的Y軸是紙在動，而3DP的Y軸是打印頭在動）液體要么是粘合劑要么是水（用于激活粉末中粉狀粘合劑）。

該技術多用于商用級3D打印機。

從以上的介紹可以知道，沒有一種打印技術類型可以同時打印塑料和金屬的。所以，希望一臺打印機打印所有物品的想法，是不切實際的。

3D打印機產品的應用

3D打印技術從技術原理上來講，生產速度遠無法與傳統(tǒng)模具化生產的方式相比，這相當于噴墨打印與膠版印刷的速度差別。而打印精度層面，隨著技術的發(fā)展，可以慢慢追趕開模生產的產品，但短時間內仍無法與開模產品相媲美。

目前，3D打印機的應用主要在以下三個方面：

1. 作為最終產品

多用于小批量定制/產量比較小/生產周期比較長的產品，3D打印機無需模具，縮短開發(fā)周期和減少開發(fā)成本的優(yōu)勢非常明顯。另外，傳統(tǒng)生產方式無法加工的產品，比如復雜的鏤空結構，開模和數(shù)控加工無法實現(xiàn)，就可以通過3D打印機來生產。

這在飛機制造、軍工、航天等行業(yè)比較常見，小批量定制行業(yè)也有大量應用。

2. 作為開模前的設計驗證

這是3D打印機在商業(yè)應用上的主要用途，也是最為廣泛的用途，工業(yè)設計、機械設計、玩具設計等行業(yè)，在產品開發(fā)前期用3D打印機將模型打印出來，進行模型驗證和修改，確認無誤后再交付開模，可以大大減少模具修改造成的時間和資金浪費。

另外，在建筑設計、景觀設計等創(chuàng)意行業(yè)，也可以使用3D打印機將模型輸出，用于創(chuàng)意傳達和溝通。

3. 消費級應用

這一類應用，目前用戶群主要包含DIY愛好者和設計師群體等，3D打印機技術的不斷完善過程中，會吸引越來越多普通消費群體的加入，他們將是消費級3D打印機將來的主要消費群體，3D打印機的產業(yè)規(guī)模很大程度上取決于該群體的成熟與壯大。

3D打印技術在包裝行業(yè)的應用

3D打印技術可以在包裝設計階段用于注塑產品開模前的打樣，如化妝品瓶子、化妝盒、唇膏、睫毛刷等。

目前，3D打印機可以選擇的塑料類型相對豐富，常見的有ABS、PLA、LDPE、HDPE、尼龍等，可以在設計階段對包裝的外觀、結構進行細致的驗證，大大縮短包裝開發(fā)周期。

以下是一些打印樣品，以供欣賞。