第2章 3D打印的概述

减材制造法是一种常用的制造法，即消耗材料，制造新产品的方法。虽然效果不错，但减材制造法常常造成浪费，也限制了一些材料的应用方式。为了解决这些问题，人们创造了3D打印。

3D打印采用的制造方法是增材制造法。它利用数字模型文件为3D打印目标建立模型，然后层层叠加目标材料，直到数字模型文件中的打印目标成型，即为一个完整的过程。如果观察材料层，您会发现它们只是一层层轻薄的水平切片，但这些水平切片最终却可以组成一个新的物体。

在本章中，您将学习3D打印的历史，还有3D打印的基本操作方式。而本书其余章节将继续讨论现有各种3D打印方法和应用，以及如何在家进行3D打印。

3D打印的历史

我们已经讨论了原始制造法主要采用减材制造法，而不是增材制造法。20世纪80年代末，制造领域第一次引进了快速成型技术，并将之用于创造各种设计的雏形。1986年，第一个3D打印技术，即SLA（立体光固化成型法）成功申请专利。不过，值得一提的是，人们创造增材制造法并非是为了彻底取代减材制造法，因为在生产某些产品时，减材制造法的效果比增材制造法更好，甚至同时采用这两种方法能够降低制造成本。

随着SLA3D打印机成功问世，其它技术也随之浮出水面，例如，分层实体制造技术（LOM），弹道微粒制造技术（BPM），三维打印技术，光掩膜技术（SGC）等等。然而，直到20世纪90年代末和本世纪初，这些机器才真正投入使用。一方面，当时市场上有各种高端且昂贵的系统，这些系统可为珠宝，医疗和航天等领域制造各种复杂，高度工程化和高价值的部件。另一方面，当时还有更易使用和成本更低廉的系统，这些系统最后演化成了人们在家中使用的桌面机型。

21世纪初，3D打印领域竞争激烈。所有3D打印机制造商都争着做出最好的3D打印机，即精度更高，速度更快和质量更好。他们希望能在2007年内用尽可能最低的成本做出3D打印机，而当时最便宜的机型需一万美金左右。这些致力于3D打印技术的公司都知道如此昂贵的价格是远远难以在市场的，他们必须至少降低一半的价格才能为普通消费者所接受。终于在2009年1月，第一台家庭3D打印机成功面世。

尽管如此，直到2012年，家庭3D打印才有了一些真正的发展。现在市场上有各种各样的设备和技术供消费者选择。有些人甚至称之为一场革命，因为它对工业和家庭应用产生了巨大的影响。更赞的是，3D打印所显露的潜力只是冰山一角，要想将之全部展现在人们面前仍有很长的路要走。3D打印到底能达到什么程度呢？让我们拭目以待！

3D打印是如何作业的？

3D打印过程会因为使用不同的打印机，打印材料和打印技术的而各不相同。在下一章，我们将对此作具体讨论。而现在，我们将介绍3D打印的基本过程。

创造您的设计

在考虑使用3D打印机之前，首先您必须知道您想要创造什么。为此，您需要CAD，即计算机辅助设计软件。然后，您就可以扫描或创建一个现有物体或用3D建模程序为您自己的设计建模。生成数字模型文件后，打印机就可以打印出您的设计。

准备数字模型文件

您的设备将为您完成这项步骤。3D建模程序会将设计图片切分成数以百计，甚至数以千计的薄片。一旦这些切片组合在一起，您的设计就成型了。

最终产品

一旦将材料放入打印机，它就会开始打印您的设计。最终产品会和3D模型一模一样。通过电脑控制把打印材料一层一层叠加在一起，直到最终将计算机上的蓝图变成您想要的实物，方为一个完整的过程。因为每一层切片都和上一层切片合为一体，所以由这些切片共同构成的最终产品所拥有的体积已经不能更小了。