摘 要：近些年来3D打印频频出现在公众视野中，它是一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印快速成形的新型技术。3D打印颠覆了传统的制造方式，其优势被运用到人类生活的方方面面。目前3D打印技术在全球持续升温并且不断完善，这一制造技术是制造业向智能化不断演进的历程。这个历程必将掀起一场工业革命。
关键词：3D打印；工业革命；工业4.0
1想象被打印成现实
1.1揭开3D打印神秘面纱
3D打印又称三维打印，工业上叫快速成型，最近行业内部又统一了更规范的专业叫法——增材制造。3D打印可以说是这项技术的“乳名”，“快速成型”可以说是她的“学名”，而“增材制造”便可以理解为她的专业术语。所谓增强材质制造技术，是一种快速成型技术，它以数字模型文件为基础，运用粉末状可粘合材料通过逐层添加制造三维物体的变革性、数字化的制造技术，将信息、材料、生物、控制等技术融合渗透。从前3D常在模具制造、工业设计等领域用于模型制造，现在正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印成的零部件。几十年来，航空航天、医疗和汽车工业等领域的工程师和设计师们主要使用3D打印技术来快速而廉价地制造产品的模型。
1.2 3D打印机，3D打印的工厂
“黑暗技术”3D打印，和“打印神器”3D打印机打印过程并没有我们想象地那么复杂。就像打印文件：轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D打印时，软件通过电脑辅助设计技术完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。
1.33D打印机的两大派系
在“墨水”的使用方法上，3D打印又分两大派系，第一个派系通过沉积原材料层来制造物体，第二个派系通过粘合原材料制造物体。第一个派系我们称之为“选择性沉积打印机”，将原材料沉积为层，这类打印机通过某种注射器或打印头注射、喷洒或挤压液体、胶状物或者粉末的原材料。第二个派系是将原材料粘合在一起的打印机，通常是利用激光或在原材料中加入某种粘合剂来实现，这类打印机被称作“选择性粘合打印机”，利用热或光固化粉末或光敏聚合物。
2一台造物主式的机器
2.1在空间里打印三维物体
如果单纯地将3D打印理解成桌面打印机是不正确的。在人类历史的大部分时间里，人们的发明创造大多通过切割原料或通过模具成型。而3D打印机依据计算机指令，通过层层堆积原材料制造产品。这种“增材制造技术”让我们能够生产出立体三维物体。
2.2细说3D打印的优点
运用“增材制造技术”的3D打印机已经在加工车间默默工作几十年，它的优点日益彰显，它突破了许多传统制造限制，为创新提供了不可估量的前景。①制造复杂产品不增加成本。传统制造中，物体的形状越复杂，加工难度就越大，制造成本就随之上涨。②产品多样化不增加成本。3D打印需要的是数字设计蓝图和新型的原材料，具备这两个条件3D打印机就可以打印出不同形状的产品。③省去了组装成本。传统的生产方式是以组装线为主，通过组装而成。成品越复杂，投入的组装成本就越大。3D打印的分层制造方式省去了组装，缩短了供应链，节省劳动力和运输花费。④减少了生产误差。数字文件可以无休止地复制而不会破损源文件。3D打印技术将这种数字精度运用到了实体生产中。扫描技术和3D打印技术实现了三维世界和数字世界的转换。⑤降低了制造技能要求。3D打印机从设计文件获得各种指示，减少了技能操作。
3 3D打印，打印生活
3.1数字厨房掀起烹饪革命
3D食品打印机目前还没进入市场，但它的研发却是日新月异的，各大3D打印机开发商绞尽脑汁地去开发各种食品打印机。传统烹饪方式有诸多弊端，如切割道具、加热锅炉多样复杂，考验着操作者的技术经验，且由于器械的精准度不高，不能加工出复杂多变的形状。
但是3D打印数字烹饪技术却可以达到传统烹饪技术无法匹敌的口感和视觉享受。每一台3D食品打印机都会配备触屏、内置内存卡和网络设备，使用者可以很便利地从云端获得配方、用量和营养成分，用户无需考虑营养搭配和饮食忌讳。这种食品打印机配备了上传功能，方便用户们分享美味的食物。
3.2“活墨”打印再生人体器官
3D打印不仅在打印食品中广泛应用，在打印人体器官上也是日益成熟。我国目前约有150万患者急需器官移植，是世界上器官捐献率最低的国家之一。而3D打印技术送来了福音。3D生物打印技术以人体细胞作为生物墨水。3D生物打印技术将从人们的骨髓或脂肪中提取出干细胞，通过生物化学手段，使它们分化成不同类型的细胞。当3D生物打印机开动时，“墨粉”将通过打印头聚拢在事先设计的部位上，打印器官的雏形便逐渐显现，经体外和体内培育，“打印”的新生组织会形成自给的血管和内部结构。
3.3课桌上的工厂
3D打印在教育中的使用也日益普遍。在国外，3D打印机已经在高中用来制作固体物件。如果学校已经有3D设计软件和数控铣床，安装一台低成本的、消费性等级的3D打印机并不难。在一定程度上来说，当3D打印机带着3D设计软件进入教室的时候，它是教室制作工具，能够把设计想法变成现实。
人猿相揖别的转折点在于古人能够手工制造工具，今人与古人相区别的分水岭在于机器制造工具。人类进化至今，一个崭新的标志就是能够用机器制造机器。当前被赋予无限想象力的3D打印机就是这种能够制造机器的机器。3D打印实质上是制造业向智能化不断演进的历程。这个历程必将掀起一场工业革命，对人类生活产生重大的影响。
参考文献：
[1]佚名.解密3D打印[J].工业设计，2013，02；15-19
[2]佚名.“打”出天下，“造”化万物——改变世界的3D打印技术[J].发明与创新（综合科技），2011，11；4-9
[3]黄荣根.对3D打印技术的思考[J].科技创新与应用，2014，20；40
作者简介：
许振大（1994.09～ ），男，汉族，浙江温州人，研究方向：机械设计制造及其自动化。