大唐盛世：3D打印实物的成型方法及其基本原理

1. 3D实物的成型方法

中国出土的4000年前的古漆器用粘结剂把丝麻粘接起来铺敷在底胎上，待漆干后挖去底胎成型；古埃及人早在公元前就已将木材切成板后重新铺叠，制成类似于现代胶合板的叠合型材，这些都体现了“成型”的思想。3D实物的获取方法可分为以下4种：受迫成型、去除成型、离散/堆积成型、生长成型。

(1)受迫成型

受迫成型是成型材料受压力的作用而成型的方法。例如，金属材料成型的冷冲压成型、锻压成型、拉伸成型、挤压成型以及铸造成型等，非金属材料成型如塑料注射成型、塑料挤压成型、塑料吹塑成型和压制成型等。它们都是靠模具成型的，所以都属于受迫成型。

(2)去除成型

去除成型是人类从开始制作工具到现代化生产一直沿用的主要成型方法。通过刀具切割加工、磨削加工以及电火花加工，把一个毛坯上不要的部分切削掉，留下需要的部分，即一种从“1”到“1”的加工过程，就是传统的去除成型。不管机床发展有多先进，自动化程度和精度有多高，凡是使用普通机床、数控机床、加工中心等类的机床加工都属于去除成型的范畴。

(3)离散/堆积成型

与传统制造方法不同，离散/堆积成型是从零件的CAD实体模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用层层加工的方法将成型材料堆积而形成实体零件。它是一种从“0”到“1”的加工过程。由于它把复杂的三维制造转化为一系列的二维制造，甚至是单维制造，因而可以在不用任何夹具和工具的条件下制造任意形状的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。

(4)生长成型

生长成型(或仿生成型)是指模仿自然界中生物生长方式而成型的方法。它是一项生物科学与制造科学相结合的产物，将生长和成型融为一体。根据生物体的生长信息、细胞分化来复制自身，以形成一个具有特定形状和功能的三维体。

2. 3D打印的基本原理

3D打印技术是基于“离散/堆积成型”的成型思想，用层层加工的方法将成型材料“堆积”而形成实体零件，也称为“快速成型技术”或“叠加制造技术”。从原理上来说，3D打印需要通过计算机辅助设计(CAD)或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型“切片”成逐层的截面数据，并把这些信息传送到3D打印机上，3D打印机会把这些切片堆叠起来，直到一个固态物体成型。

“3D打印”层层印刷的原理和喷墨打印机类似，打印机内装有液体或粉未等“打印材料”，与计算机连接后，通过计算机控制，采用分层加工、叠加成型的方式来“造型”，会将设计产品分为若干薄层，每次用原材料生成一个薄层，一层一层叠加起来，最终将计算机上的蓝图变为实物。

普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料。3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，如打印机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。

3D打印成型技术可以分成若干种不同的工艺，每一种成型工艺的成型方法和材料都有区别，但是共同点都是一层一层打印切片的模型。有的材料是粉未状的，通过激光照射出每一是的形状，将成型区成的粉未格化，然后一层一层堆叠成最后的原型；有的材料是液体树脂，当过激光照射将成型区域的树脂固化成固体，一层一层堆叠成最后的原型：还有的是丝状的物料，通过高温熔化，将塑料丝从喷嘴里熔化挤出，根据每一层的成型区域来一层一层堆叠，易终成为实物。这些加工过程仅需确定所需塑料、树脂、金属等物料，材料耗费仅相当于传统制造的1/10.而误差可轻易控制到0.1mm之内。它无须生产线，即可制造那些常规方法无法生产的奇形怪状的零件。

大唐盛世作为金属3D打印行业的引领者，致力于金属3D打印技术在工业领域的效率、效能、效益以及全面应用。