3D打印原理
使用3D打印機(jī)就像打印一封信：輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺噴墨打印機(jī)上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在3D打印時，軟件通過電腦輔助設(shè)計技術(shù)（CAD）完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機(jī)上，后者會將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個固態(tài)物體成型。3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實實在在的原材料。 

堆疊薄層的形式有多種多樣。有些3D打印機(jī)使用“噴墨”的方式。例如，一家名為Objet的以色列3D打印機(jī)公司使用打印機(jī)噴頭將一層極薄的液態(tài)塑料物質(zhì) 噴涂在鑄模托盤上，此涂層然后被置于紫外線下進(jìn)行處理。之后鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆疊上來。另外一家總部位于美國明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一種叫做“熔積成型”的技術(shù)，整個流程是在噴頭內(nèi)熔化塑料，然后通過沉積塑料纖維的方式才形成薄層。

還有一些系統(tǒng)使用粉末微粒作為打印介質(zhì)。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤上形成一層極薄的粉末層，然后由噴出的液態(tài)粘合劑進(jìn)行固化。它也可以使用一種叫做“激光燒結(jié)”的技術(shù)熔鑄成指定形狀。這也正是德國EOS公司在其疊加工藝制造機(jī)上使用的技術(shù)。而瑞士的ARCam公司則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒。以上提到的這些僅僅是許多成型方式中的一部分。

當(dāng)遇到包含孔洞及懸臂這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)時，介質(zhì)中就需要加入凝膠劑或其他物質(zhì)以提供支撐或用來占據(jù)空間。這部分粉末不會被熔鑄，最后只需用水或氣流沖洗掉支 撐物便可形成孔隙。如今可用于打印的介質(zhì)種類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。有些打印機(jī)還能結(jié)合不同介質(zhì)，令打印出來的物體一頭堅硬而另 一頭柔軟。

科學(xué)家們正在利用3D打印機(jī)制造諸如皮膚、肌肉和血管片段等簡單的活體組織，很有可能將有一天我們能夠制造出像腎臟、肝臟甚至心臟這樣的大型人體器官。如 果生物打印機(jī)能夠使用病人自身的干細(xì)胞，那么器官移植后的排異反應(yīng)將會減少。人們也可以打印食品，比如康奈爾大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)成功打印出了杯形蛋糕。幾 乎所有人都相信，食品界的殺手級應(yīng)用將是能夠打印巧克力的機(jī)器。

3D打印的發(fā)展前景
3D打印被用作《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志封面，主題為《看制造業(yè)新技術(shù)如何改變世界》，詳細(xì)介紹了3D打印的歷史和發(fā)展，可見人們對于3D打印成為一項可以改變世界的影響力日益關(guān)注。回顧2011年，3D打印市場并購整合成為主流，業(yè)內(nèi)主流3D打印公司完成了大規(guī)模收購，建立未來3D打印全方位服務(wù)平臺，以拓展更廣的用戶與合作伙伴群及聯(lián)合研發(fā)更多適合市場推廣的產(chǎn)品。

而3D打印的價值體現(xiàn)在想象力馳騁的各個領(lǐng)域，3D打印正讓“天馬行空”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;腳踏實地”的可能，人們利用3D打印為自己所在的領(lǐng)域貼上了個性化的標(biāo)簽。人們紛紛展示了如何3D打印馬鈴薯、巧克力、小鎮(zhèn)模型，甚至擴(kuò)展到用3D打印汽車和飛機(jī)。3D打印行業(yè)的發(fā)展猶如其定義本身，始終凸顯著“創(chuàng)新突破”這一關(guān)鍵特質(zhì)。

創(chuàng)新突破1：3D打印應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展延伸
3D打印的優(yōu)勢在2011年被充分應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，利用3D打印進(jìn)行生物組織直接打印的概念日益受到推崇。比較典型的包括Open3DP創(chuàng)新小組宣布3D打印在打印骨骼組織上的應(yīng)用獲得成功，利用3D打印技術(shù)制造人類骨骼組織的技術(shù)已經(jīng)成熟；哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一個研究小組則成功研制了一款可以實現(xiàn)生物細(xì)胞打印的設(shè)備；另外，3D打印人體器官的嘗試也正在研究中。

隨著3D打印材料的多樣化發(fā)展以及打印技術(shù)的革新，3D打印不僅在傳統(tǒng)的制造行業(yè)體現(xiàn)出非凡的發(fā)展?jié)摿Γ瑫r其魅力更延伸至食品制造、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(guān)的領(lǐng)域。

創(chuàng)新突破2：3D打印速度、尺寸及技術(shù)日新月異
在速度突破上，2011年，個人使用3D打印機(jī)的速度已突破了送絲速度300mm每秒的極限，達(dá)到350mm每秒。在體積突破上，3D打印機(jī)體積為適合不同行業(yè)的需求，也呈現(xiàn)“輕盈”和“大尺寸”的多樣化選擇。目前已有多款適合辦公室打印的小巧3D打印機(jī)，并在不斷挑戰(zhàn)“輕盈”極限，為未來進(jìn)入家庭奠定基礎(chǔ)。

在Vienna University of Technology的一個研究項目中，該團(tuán)隊設(shè)計了迄今為止世界上最小的3D打印設(shè)備，并且降低了打印設(shè)備的制造成本，也有望未來進(jìn)駐家庭。 在“大尺寸”領(lǐng)域，在德國的3D打印公司發(fā)布了4000x2000x1000mm尺寸的3D打印機(jī)，該款大尺寸3D打印機(jī)使打印大尺寸部件一次成型成為可能。

3D打印技術(shù)日新月異，在2011年Lexus對外發(fā)布了新3D打印技術(shù)，該技術(shù)基于高科技循環(huán)編織技術(shù)，使用激光進(jìn)行3D打印， 能夠以編織的方式制作復(fù)雜的3D模型。

利用3D打印技術(shù)改善藝術(shù)及生活的例子屢見不鮮。例如荷蘭時尚設(shè)計師IRIS van Herpen 展示了它的服裝設(shè)計作品，這些服裝作品全部使用3D打印機(jī)一次成型。通過3D打印技術(shù)制造的服裝，突破了傳統(tǒng)服裝剪裁的限制，幫助設(shè)計師完整地展現(xiàn)其靈感。而在Cornell大學(xué)的一個項目中，研究團(tuán)隊制造了一臺3D打印機(jī)用于打印食物，展現(xiàn)了烹調(diào)的獨特方式。其優(yōu)勢在于能夠精確控制食物內(nèi)部材料分布和結(jié)構(gòu)，將原本需要經(jīng)驗和技術(shù)的精細(xì)烹調(diào)轉(zhuǎn)換為電子屏幕前的簡單設(shè)計。

創(chuàng)新突破3：設(shè)計平臺革新
基于3D打印民用化普及的趨勢，3D打印的設(shè)計平臺正從專業(yè)設(shè)計軟件向簡單設(shè)計應(yīng)用發(fā)展，其中比較成熟的平臺有基于WEB的3D設(shè)計平臺——3D Tin，另外，微軟、谷歌以及其他軟件行業(yè)巨頭也相繼推出了基于各種開放平臺的3D打印應(yīng)用，大大降低了3D設(shè)計的門檻，甚至有的應(yīng)用已經(jīng)可以讓普通用戶通過類似玩樂高積木的方式設(shè)計3D模型。

最新研究成果
據(jù)國外媒體報道，3D打印機(jī)曾用于制造一些機(jī)械零部件和小玩具，但是目前，美國弗吉尼亞大學(xué)工程系的研究人員采用最新的3D打印技術(shù)制造了一架無人飛機(jī)，機(jī)翼寬6.5英尺（約合1.9米），巡航時速達(dá)到45英里（約合72千米）。

這個飛機(jī)是由美國弗吉尼亞大學(xué)工程系學(xué)生研制的，它的機(jī)翼寬6.5英尺，是由打印零件裝配構(gòu)成。今年8月和9月初，研究小組在弗吉尼亞州米爾頓機(jī)場附近進(jìn)行了4次飛行測試，這是迄今第三架用于建造飛行的3D打印飛機(jī)，巡航速度可達(dá)到45英里/小時。

美國弗吉尼亞大學(xué)工程師大衛(wèi)-舍弗爾稱，3D打印技術(shù)現(xiàn)已證實是應(yīng)用于教導(dǎo)學(xué)生的一種寶貴工具。據(jù)悉，他和工程系學(xué)生史蒂芬-伊絲特和喬納森-圖曼共同建造這架3D飛機(jī)。

舍弗爾稱，五年前為了設(shè)計建造一個塑料渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)需要兩年時間，成本大約25萬美元。但是使用3D技術(shù)，我們設(shè)計和建造這架3D飛機(jī)僅用4個月時間，成本大約2000美元。這將創(chuàng)建一個前所未有的飛行教學(xué)平臺。

問題與瓶頸
3D打印機(jī)帶來的變革不僅僅是正面的，還有負(fù)面的，不過不必太過擔(dān)心，人類的發(fā)展總是伴隨著雙刃寶劍披荊斬浪沖刺前進(jìn)的。如果我們抱著全是消極的態(tài)度只“堵”不“疏”，那么社會與技術(shù)就不會發(fā)展，“人類一犯愁，上帝會發(fā)笑”，何必自我煩惱，先讓我們歷數(shù)這個制造利器所帶來的負(fù)面作用吧（按危害順序及目前技術(shù)上實現(xiàn)的可能性排列）。

1.安全隱患：前不久一個狂人的大膽想象用3D打印機(jī)去制造實踐，著實讓人大大捏了一把冷汗，槍械機(jī)件的數(shù)碼模型十分容易傳播的÷，也許一個.STL文件帶上U盤就能讓萬能制造機(jī)吞吐出極具殺傷性武器，這一點真希望3D打印機(jī)不要那么萬能啊。

2.盜版問題：萬能的拷貝和萬能的復(fù)制功能讓靠智慧吃飯的人士再次擔(dān)憂，從信息共享時代就吃盡苦頭的創(chuàng)作人士找了好久才摸索到了盈利機(jī)制，如今3D來了，新形勢下，人們再次將面臨新的版權(quán)問題。呵呵，也許利好電子錢包的發(fā)展－－因為彩色復(fù)印機(jī)解決不了的防偽問題，3D打印輕而易舉就“打印”實現(xiàn)了。

3.資源消耗增加，環(huán)境問題：環(huán)境保護(hù)者要特別頭痛了，在自由想像與創(chuàng)造欲望的驅(qū)動下，隨心所欲地涂鴉將帶來災(zāi)難性的后果，耗材廠商要樂了，而模型設(shè)計軟件將分支出與結(jié)構(gòu)優(yōu)化與耗材壓縮相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，盡可能減少材料使用但能強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。

4.道德與倫理：2D平面時代，偷拍、艷照已經(jīng)足夠令人恐慌，如今3D時代來臨，在港產(chǎn)3D情欲影片的引領(lǐng)下，人們更應(yīng)當(dāng)做好屏蔽與自我保護(hù)，偷透掃、偷拍、平面照片直接轉(zhuǎn)為3D等高科技的民用化將讓人們防不勝防－－透視掃描一個人體簡直就是秒殺，這不，前階段機(jī)場透視安檢引起的個人隱私問題已招人反對，應(yīng)當(dāng)憂慮，打印人像嫁接PS（PrintingShop）不雅照成為網(wǎng)購熱賣，一個電子郵件就能傳播出一具具某明星臉的充氣娃娃做宅男閨蜜的現(xiàn)象出現(xiàn)。

5.設(shè)計海洋：創(chuàng)意疲勞將很快出現(xiàn)，信馬由韁積極濫造，前仆后繼地個性化展示反而讓人們有了新的審美需求，類似谷歌那樣的信息海洋指南必將出現(xiàn)，幫助人們搜尋出最實用符合要求的產(chǎn)品。某種程度的“審美倒退”其實是對優(yōu)秀設(shè)計有了更高需求－－人們反而更加注重簡約性和實用性結(jié)合的設(shè)計，尤其功能與巧思絕妙結(jié)合設(shè)計的商品更能得到關(guān)注，人們愿意為此付錢。這與2D時代誰都能照相，但取材與視點絕對需要天賦，一個道理。

6.怪異變造人或人造人出現(xiàn)：人獸更加難辨、雌雄更加難分。醫(yī)學(xué)上往有益應(yīng)用，比如像醫(yī)學(xué)修復(fù)、整形，骨植、義肢等等無疑能幫助人們擺脫疾病與殘疾的困擾。但邪惡的想象一定會讓人類生出惡魔的翅膀，打印出零件組合成功能模塊，結(jié)合核心驅(qū)動或智能芯片，鋼鐵俠絕不會是科幻影片主角。當(dāng)優(yōu)秀自然的人種成為稀缺，星球變成阿凡達(dá)，人之發(fā)膚，受之父母，你愿意選擇哪種？

7.動物的浩劫，是進(jìn)化還是毀滅？也許上面的第6點在人類方面有所收斂，但在動物身上一定變本加厲地出現(xiàn)，邪惡的動物變造－－把動物變成人類，超越人類，人類社會若果進(jìn)入猿人星球，是3D時代的生態(tài)？

8.打印食品，是更加可口富于營養(yǎng)還是破壞口味，這是蘿卜青菜各有所需的問題，反正大多數(shù)人是不會選擇吃打印成蟑螂、老鼠的美味食品。

9.果然是先有盾再有矛，白領(lǐng)痛恨的殺手“打卡機(jī)”將掃進(jìn)歷史垃圾，無論是掌紋、虹膜、眼底還是面部識別都將被3D打印這只“利矛”逐一破解。

10.藝術(shù)品收藏：先善意提醒各位，當(dāng)贗品泛濫充斥時、真品就彌顯珍貴了，趁現(xiàn)在高位收藏還來得及。3D打印讓文物制造者有了更好的工具。舉例說：油畫耗材的出現(xiàn)，只要做油畫表面的精細(xì)掃描，輕易就能一比一打印出一件藝術(shù)品。有人也許從各種角度反駁，你應(yīng)當(dāng)考慮這種可能性，也許在某一個角落，就已經(jīng)有人已經(jīng)調(diào)好顏料，打算用電子商場買來的2D噴墨打印機(jī)逐層細(xì)打?qū)崿F(xiàn)以上所設(shè)想的。

主要代表品牌
Stratasys、3D Systems、Objet、Z Corporation等等。