3D打印技術,已經不算是一個新興的詞匯了,只不過這個詞匯在現在這個時代中流行的還不算是很廣,在2012年的時候,成龍大哥有一部電影叫做《十二生肖》這部電影中應用的3D技術可謂是讓人耳目一新,利用3D打印技術將圓明園中十二生肖獸首打印出來,在那一年的時候3D打印技術不算是廣為流傳的詞匯,但是通過了這部電影讓我們了解了3D打印技術是如此的驚人。
雖然3D打印技術在現在看來已經是一個成熟的市場,但是在生物3D打印中也面臨著諸多的挑戰,其中之一就是打印出來的了物體如何跟身體的其他器官尤其是大的組織更好地結合,因為任何打印出來的器官或身體組織都需要同身體的血管相連,而這可能非常難實現。一旦克服了這個技術障礙,在未來幾十年內,生物打印技術將成為一項標準技術。
3D打印技術通常是采用數字技術材料打印機來實現的。其中最常用的是在模具的制造、工業設計等領域被用在制造木星,后來漸漸的用在一些產品的直接制造,現在已經有使用這種技術打印而成的零部件。其實3D打印技術在很多領域都有應用,比如在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、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、槍支等和其他領域都有所應用。
3D設計
3D打印的設計過程是:先通過計算機建模軟件建模,再將建成的3D模型“分區”成逐層的截面,即切片,從而指導打印機逐層打印。
設計軟件和打印機之間協作的標準文件格式是STL文件格式。一個STL文件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分辨率越高。PLY是一種通過掃描產生的三維文件的掃描器,其生成的VRML或者WRL文件經常被用作全彩打印的輸入文件。切片處理
打印機通過讀取文件中的橫截面信息,用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來,再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。
打印機打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以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,也有部分打印機如ObjetConnex 系列還有三維Systems' ProJet系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。 用傳統方法制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復雜程度而定。而用3D打印的技術則可以將時間縮短為數個小時,當然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復雜程度而定的。
傳統的制造技術如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產品,而3D打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3D打印機就可以滿足設計者或概念開發小組制造模型的需要。
3D打印機的分辨率對大多數應用來說已經足夠(在彎曲的表面可能會比較粗糙,像圖像上的鋸齒一樣),要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法:先用當前的3D打印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“高分辨率”物品。
有些技術可以同時使用多種材料進行打印。有些技術在打印的過程中還會用到支撐物,比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易于除去的東西(如可溶的東西)作為支撐物。
標準和標準的制定機構
當一間實驗室作出了圖紙,需要拿出來共享時,會發現有太多的格式和標準了,因此,3D打印原型機這個領域看起來像是野蠻生長,毫無標準。
開源的設計、配置和軟件
當有了統一的標準后,3D打印行業將會迎來開源。現在,太多的團隊注重提高自己的3D 打印水平,在自我的閉環中發展。實際上,行業需要設備和軟件的開源,在統一的標準下產生更多有用、高效、開放的創新。
原型機實驗室
原型機打印并不受到重視,所以現在很多醫療器械商都是在一個臟亂、布滿灰塵的地方放置打印設備。其實,現在已經有商業化運營的3D打印實驗室,來幫助這些企業打印出質量更高的原型機。