3D打印机工作原理是什么？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-05-10 06:08 标签： 3d打印原理是什么

技术篇——3D打印的工作原理

　　说到它的原理，其实也并不不复杂，其运作原理和传统打印机工作原理基本相同。传统打印机是只要轻点电脑屏幕上的“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3D打印机首先将物品转化为一组3D数据，然后打印机开始逐层分切，针对分切的每一层构建，按层次打印。


MakerBot公司的3D打印机（点击看大图）

　　打印时，粉末耗材会一层一层地打印出来，层与层之间通过特殊的胶水进行粘合，并按照横截面将图案固定住，最后一层一层叠加起来，就像我们坐在海边用沙子堆砌城堡一样的程序，最终经过分层打印、层层粘合、逐层堆砌，一个完整的物品就会呈现在我们眼前了。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。

　　堆叠薄层的形式有多种多样。有些3D打印机使用“喷墨”的方式。例如，一家名为Objet的以色列3D打印机公司，使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质喷涂在铸模托盘上，此涂层然后被置于紫外线下进行处理。

　　之后铸模托盘下降极小的距离，以供下一层堆叠上来。另外一家总部位于美国明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是在喷头内熔化塑料，然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。

　　还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷出的液态粘合剂进行固化。

　　它也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。这也正是德国EOS公司在其叠加工艺制造机上使用的技术。而瑞士的Arcam公司则是利用真空中的电子流熔化粉末微粒。以上提到的这些仅仅是许多成型方式中的一部分。

　　当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时，介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸，最后只需用水或气流冲洗掉支撑物便可形成孔隙。

　　如今可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另一头柔软。

答主研究生要入这坑，所以有点了解。

之前的答案看了，作为给小白的科普足够了，但是稍微深入，就有不足和纰漏之处。在此写下自己的一些了解和看法，希望博诸位看官一乐。

一般来说，物体成型的方式分为三种:去除成型、添加成型和净尺寸成型。3D打印属于第二种。但是不要以为添加成型只包含3D打印，添加成型也不是因为3D打印而叫这个名字，实际上，传统工艺的连接与焊接、安装、涂装、固化等等都是添加成型的方式。去除成型和净尺寸成型（举个栗子：浇铸、锻造）都是传统加工成型方式，发展已经很多年，技术很成熟，标准比较统一（学机械的都知道这很重要）。

3D打印技术最早起源于日本（存疑勿喷），发展壮大在美帝。现在社会上人们普遍观念里，美帝创造能力很强，却忽视了他的继承发扬能力也是数一数二。从无到有固然艰难，举一反三，从理论到实践也是一步飞跃。往下看3D打印就是一个很好的例子。

还有3D打印这个名字其实很不专业，可以说是媒体炒起来的。然而专业上名字也不统一。

因为技术门槛其实不算高，陆陆续续有很多组织、个人都为其添砖加瓦过。专业上有快速原型制造、增材制造、直接CAD制造、快速制造、实体自由制造、无模制造、桌面制造等等很多名字。原理其实差不多，工艺、材料、设备不同罢了。

基本思路都是把三维实体切割成一系列微小单元的逆过程，楼上朋友说一层一层的面，其实不够，再把材料按指定路径添加到未完成的制件上，用聚合、粘结、熔结、烧结等物理、化学手段，将材料固化在一起。一般情况这个指定路径就是逐层累积。

一、按照工艺原理可以分为:

1、立体印刷成型、光固化技术（SLA）。上张图，某呼姿势不能丢。

大部分部图片来自网络，侵删。

具体怎么实现可以自己去查，这张图其实讲的很清楚了。

2、层合实体制造（LOM）：这个技术当真是货真价实的先把每层切割成要求的轮廓，再一层一层堆起来。就不放图了，大家脑补一下就行。

3、选域激光烧结（SLS）: 3D打印金属材料常用的技术，很流逼啊！这货要是发展的好，对传统工艺冲击很大。现在已经在汽车和航空制造领域展露头角了。

4、熔融沉积制模（FDM）：它是今次的主角。用热熔喷头，将半流动状态的材料分层按照指定路径挤压出来并沉积、凝固成型，再逐层累积成最终实体。

现在市场流行的就是采用这种技术的机器，材料的话，多是ABS、尼龙、橡胶等等热塑性材料，金属、陶瓷也可以，要做成丝状。

再上一张自己照的高清无码大图，模型是网上的，在学校打印机打的。

这种打印机原理简单，市面上品牌众多。甚至自己也可以DIY一个，网上有教程，成本也很低。算法有开源的。

其他还有三维喷涂粘结、焊接成型（和传统不一样）、数码累积造型等等方式，就不说了。

建模是前提，建好了之后导入到成型机里进行处理、设计支撑、分层、合并打印出来。

而分层软件以STL文件格式为基础的，导入前模型要先生成STL文件。STL文件格式是美帝3D Systems公司最先提出的模型数据表示格式，而3D Systems公司是3D打印市场的绝对领导者，这应该不会有争议，占有50%以上的市场份额。以至于STL格式普遍作为行业公认的数据格式，绝大多数分层切片算法都是基于STL文件开发的。

而STL文件并不是分成一层一层的，而是分成很多很多个三角形平面单元，在三维空间里由三角形平面法向量和三个顶点的坐标表示。三维实体就是这些三角形离散近似拟合成的。

以上是我看书的一些总结，大部分参考《快速原型制造》这本书。附上链接：

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