3D打印设计系列教程—第一课 初识3D打印

一、3D打印原理

3d是three-dimensional的缩写，就是三维图形。
一维就是直线，比如时间。
二维就是平面，比如字。
我们平时用的打印机，就是打印二维的，所以，打印头左右移动（一维），然后，进纸器前后移动（二维），就打出平面的字来了。
如果我们打完一个字后，再重复打一次，字就有了厚度，就是三维的了，这就是3D。
没有，字糊了！你骗我。

对不起，忘记告诉你，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。常用的原料有ABS树脂， PLA（再生塑料, 聚乳酸，英文名称Polylactic acid），PLA是使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成，具有良好的生物可降解性，是公认的环境友好材料。

当然，金属、普通塑料、食物、水泥等等等，都可以做“墨水”。

这些材料是固体的，在打印头中加热变成液体，挤出，在空气中迅速冷却，又变成固体，所以是有厚度的。一层层的堆积，就是3D打印。

其实，现实生活中早就有3D打印，比如在生日蛋糕上用巧克力写字，比如易熔枪，玻璃胶枪，唯一不同的，它们是由人脑而不是电脑控制的。

二、3D打印简史

1984年，Charles Hull在一家公司工作时产生 3D 打印的想法的。这家公司用紫外线使桌面涂料快速固化，他想，何不直接用这些材料来制造立体的东西？于是他将这种用瞬间固化的液体“打印”物体的技术取名 stereolithography（光固化，简称SLA），直到创立自己的公司 3D Systems 后，他才称这种技术为“3D 打印”。

1988年，Scott Crump发明了另外一种3D打印技术——热熔解积压成形(简称FDM)，利用蜡、ABS、PC、尼龙等热塑性材料来制作物体。

1989年，C．R．Dechard博士发明了选区激光烧结技术(简称SLS)，利用高强度激光将尼龙、蜡、ABS、金属和陶瓷等材料粉来烤结成形。

1993年，麻省理工大学教授EmanuaI Sachs创造了三维一种打印技术(简称3DP)，将金属、陶瓷的粉末通过粘接剂粘在一起成形。

1995年，麻省理工大学的毕业生Jim Bredt和TimAnderson把约束溶剂挤压到粉末床实现3D打印。

1996年，3D Systems、Stratasys、Z Corporation分别推出了自己的产品，第一次使用了“3D打印机”的称谓。

2005年，Z Croooration推出了世界上第一台高精度彩色3D打印机一SpeCTRum 2510，
同一年，英国巴恩大学的Adrian Bowyer发起了开源3D打日机项目RepRap，目标是通过3D打印机本身，能够制造出另一台3D打印机。

2008年，第—个基于RepRap的3D打印机发布，代号为“Darwin”，它的理念是：机器最终能自我复制，目前，它能够打印自身50%元件。
这是一个了不起的打印机！因为，它是开源的！正因为有了它，中国的3D打印才可能在极短的时间里，迅速兴起。当前使用的3D打印机，大多是这种类型。

2010年11月，第一台用巨型3D打印机打印出整个身躯的轿车出现。

2011年8月，世界上第一架3D打印飞机由英国南安营敦大学的工程师创建完成。 9月，维也纳科技大学开发了更小、更轻、更便宜的3D打印机，这个超小3D打印机重1.5kg。

2012年3月，维也纳大学的研究人员宣布利用二光子平板印刷技术突破了3D打印的最小极限，展示了一辆长度不到0.3mm的赛车模型。
7月，比利时的international Univers CollegeLeuven的一个研究组测试了一辆几乎完全由3D打印的小型赛车，其车速达到了140千米／小时。
12月，美国分布式防御组织成功测试了3D打印的枪支弹夹。
……

三、3D打印有什么用
那么，3D打印到底有什么用呢？
我们都知道，日常生活中用到的物品，千种万种，但是，它们无非两种来源：手工制作，工业化生产。
手工制作一次只能做一件，效率低，且不可复制，每一件都是独一无二的，比如字画，所以价格贵。比如你妈给你织的毛衣，里面有温度。

工业化生产，那就多了去了，便宜。便宜是因为工业化生产有模具，咔嚓一下就做一个，但是，模具的成本相当高，少则几万，多则几百万，只适合大规模生产。

有同学提问了，那还要3D打印做什么？
3D打印的好处是：你只管设计，它负责实现。而且，有些东西，你可能只要一个，不要开模具。应用领域相当广泛：

个性化：我要打个礼品送给女朋友。

工业设计：快速成形，不用开模。

医疗：我要打个耳朵。

食品：我要打个汉堡。

住房：我买不起房，我要打个房子。

教学：我要打个教具。

我要打件衣服，我要打个飞机，我要打零件，我要打个雕塑作品，我要打个玩具，我要打把枪（犯法），我要打个人（不许打人！）。
3D打印非常适合个性化。总有一天，你的衣食住行，都是你打出来的。酷。

四、3D打印要用什么软件
我们都知道，要用电脑打字，要学会word，wps等等。同样，要用3D打印机打印作品，也要会相关的软件创作作品。

这个相关的软件，就是三维绘图软件。大名鼎鼎的有：Pro/E、 UG、 solidworks、 3Dmax 、Auto CAD，Rhino(犀牛)、Maya， Lightwave。还有好多，这些软件相当强大，日常生活用品都是它们做出来的，还有你看的动画片也是它们做出来的。

遗憾的是，这些软件，学起来太难，很不好上手，因为多出一维。我们有时上街还迷路呢，还是平面的，多一维是完全不同的世界。当年学立体几何很多女生就头痛，更可恶的是，数学老师只会在黑板上（二维）画立体图。听说我们的宇宙是十维的，没法想象。

这么说，普通人就没法用3D打印机了？
也不是，办法总比困难多。
这世界上就有那么多奇怪的人，总能把复杂的东西简单化。
有个牛人，做了个叫SketchUp 的三维软件，中文名叫草图大师，可以很方便地创作三维图象。

著名的Autodesk公司，为了让普通人能快速掌握3D建模，顺天应时，开发了一款简易3D软件，叫123D Design，可以说就是简化的AutoCAD,虽说简化，可不简单，基本能满足我们的要求。而且还有一个系列：123D Catch(图片转3D，例如做3D人像）,123D Make（3D转立体拼图），123D Circuits(电路设计），123D Sculpt+……等等，都免费。特别是123D Sculpt+，有平板和手机的应用，就是说，用手机也能捏出3D来。

还有个更牛的人，发明了一个小巧的三维软件，叫sculptris，大约泥人张的意思。
打开软件，就会有个泥球，然后呢，你就用手（当然是鼠标）去捏，拉拉扯扯，就能做出一个立体的图形，然后，就导出，然后就打印，就这么简单。

五、3D打印离我们有多远
就在身边。
3D打印近几年发展相当快，尤其在中国，鼎鼎有名的“made in china”，拿来主义，跨越式发展。由于技术更新，成本大幅度下降，原来几万几十万的打印机，现在是几万几千，普及型的，就相当智能手机的价格，是送给孩子的最好礼物。如果你的动手能力强，可以在淘宝上购买配件，自己组装，既省钱又学知识。
旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家。

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