3D列印到底是什麼原理？

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3D列印又稱三維列印，是快速成型技術的一種。它是以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層列印的方式來構造物體的技術。

三維即坐標軸的三個軸。例如我們手上有一堆硬幣，將所有硬幣平鋪在一張桌面上，這可以看做為二維平面；如果將所有硬幣豎直堆成一個柱子，那麼這個柱子就被看做一個三維物體。所以三維與二維的最主要區別就是：一個是立體的，一個是平面上的。

簡單來說，3D列印是一種增材製造技術（一層層增加材料），將列印材料一層層疊加起來，最終將計算機上設計的3D圖紙列印為實物。與傳統的減材製造技術(車、刨、鑽、磨)相比，它節省材料成本和材料加工時間，使製造精細的物品更加容易。

有關各種具體3D列印技術，可看：3D列印技術分類 - 3D印表機

答主研究生要入這坑，所以有點了解。

之前的答案看了，作為給小白的科普足夠了，但是稍微深入，就有不足和紕漏之處。在此寫下自己的一些了解和看法，希望博諸位看官一樂。

一般來說，物體成型的方式分為三種:去除成型、添加成型和凈尺寸成型。3D列印屬於第二種。但是不要以為添加成型只包含3D列印，添加成型也不是因為3D列印而叫這個名字，實際上，傳統工藝的連接與焊接、安裝、塗裝、固化等等都是添加成型的方式。去除成型和凈尺寸成型（舉個栗子：澆鑄、鍛造）都是傳統加工成型方式，發展已經很多年，技術很成熟，標準比較統一（學機械的都知道這很重要）。

3D列印技術最早起源於日本（存疑勿噴），發展壯大在美帝。現在社會上人們普遍觀念里，美帝創造能力很強，卻忽視了他的繼承發揚能力也是數一數二。從無到有固然艱難，舉一反三，從理論到實踐也是一步飛躍。往下看3D列印就是一個很好的例子。

還有3D列印這個名字其實很不專業，可以說是媒體炒起來的。然而專業上名字也不統一。

媒體：怪我嘍。

因為技術門檻其實不算高，陸陸續續有很多組織、個人都為其添磚加瓦過。專業上有快速原型製造、增材製造、直接CAD製造、快速製造、實體自由製造、無模製造、桌面製造等等很多名字。原理其實差不多，工藝、材料、設備不同罷了。

基本思路都是把三維實體切割成一系列微小單元的逆過程，樓上朋友說一層一層的面，其實不夠，再把材料按指定路徑添加到未完成的製件上，用聚合、粘結、熔結、燒結等物理、化學手段，將材料固化在一起。一般情況這個指定路徑就是逐層累積。

一、按照工藝原理可以分為:

1、立體印刷成型、光固化技術（SLA）。上張圖，某呼姿勢不能丟。

大部分部圖片來自網路，侵刪。

具體怎麼實現可以自己去查，這張圖其實講的很清楚了。

2、層合實體製造（LOM）：這個技術當真是貨真價實的先把每層切割成要求的輪廓，再一層一層堆起來。就不放圖了，大家腦補一下就行。

3、選域激光燒結（SLS）: 3D列印金屬材料常用的技術，很流逼啊！這貨要是發展的好，對傳統工藝衝擊很大。現在已經在汽車和航空製造領域展露頭角了。

4、熔融沉積制模（FDM）：它是今次的主角。用熱熔噴頭，將半流動狀態的材料分層按照指定路徑擠壓出來並沉積、凝固成型，再逐層累積成最終實體。

現在市場流行的就是採用這種技術的機器，材料的話，多是ABS、尼龍、橡膠等等熱塑性材料，金屬、陶瓷也可以，要做成絲狀。

再上一張自己照的高清無碼大圖，模型是網上的，在學校印表機打的。

這種印表機原理簡單，市面上品牌眾多。甚至自己也可以DIY一個，網上有教程，成本也很低。演算法有開源的。

其他還有三維噴塗粘結、焊接成型（和傳統不一樣）、數碼累積造型等等方式，就不說了。

二、數據處理和軟體：

建模是前提，建好了之後導入到成型機里進行處理、設計支撐、分層、合併列印出來。

而分層軟體以STL文件格式為基礎的，導入前模型要先生成STL文件。STL文件格式是美帝3D Systems公司最先提出的模型數據表示格式，而3D Systems公司是3D列印市場的絕對領導者，這應該不會有爭議，佔有50%以上的市場份額。以至於STL格式普遍作為行業公認的數據格式，絕大多數分層切片演算法都是基於STL文件開發的。

而STL文件並不是分成一層一層的，而是分成很多很多個三角形平面單元，在三維空間里由三角形平面法向量和三個頂點的坐標表示。三維實體就是這些三角形離散近似擬合成的。

以上是我看書的一些總結，大部分參考《快速原型製造》這本書。附上鏈接：快速原型製造技術

說到它的原理，其實也並不不複雜，其運作原理和傳統印表機工作原理基本相同。傳統印表機是只要輕點電腦屏幕上的「列印」按鈕，一份數字文件便被傳送到一台噴墨印表機上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而3D印表機首先將物品轉化為一組3D數據，然後印表機開始逐層分切，針對分切的每一層構建，按層次列印。

列印時，粉末耗材會一層一層地列印出來，層與層之間通過特殊的膠水進行粘合，並按照橫截面將圖案固定住，最後一層一層疊加起來，就像我們坐在海邊用沙子堆砌城堡一樣的程序，最終經過分層列印、層層粘合、逐層堆砌，一個完整的物品就會呈現在我們眼前了。3D印表機與傳統印表機最大的區別在於它使用的「墨水」是實實在在的原材料。

堆疊薄層的形式有多種多樣。有些3D印表機使用「噴墨」的方式。例如，一家名為Objet的以色列3D印表機公司，使用印表機噴頭將一層極薄的液態塑料物質噴塗在鑄模托盤上，此塗層然後被置於紫外線下進行處理。

之後鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆疊上來。另外一家總部位於美國明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一種叫做「熔積成型」的技術，整個流程是在噴頭內熔化塑料，然後通過沉積塑料纖維的方式才形成薄層。

還有一些系統使用粉末微粒作為列印介質。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤上形成一層極薄的粉末層，然後由噴出的液態粘合劑進行固化。

它也可以使用一種叫做「激光燒結」的技術熔鑄成指定形狀。這也正是德國EOS公司在其疊加工藝製造機上使用的技術。而瑞士的Arcam公司則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒。以上提到的這些僅僅是許多成型方式中的一部分。

當遇到包含孔洞及懸臂這樣的複雜結構時，介質中就需要加入凝膠劑或其他物質以提供支撐或用來佔據空間。這部分粉末不會被熔鑄，最後只需用水或氣流沖洗掉支撐物便可形成孔隙。

如今可用於列印的介質種類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質。有些印表機還能結合不同介質，令列印出來的物體一頭堅硬而另一頭柔軟

我們可以把3D列印和傳統的2D列印做一個簡單對比。

1.列印原理

2D印表機打出來的紙，我們可以把它看作一個「層」或「面」；而立體的物體，我們如果假想地把它切割成無數個層，那麼這個物體就是由無數個「層」或「面」自下而上的堆疊起來的了，也就術語中所謂的「積材製造」或「增材製造」（Addictive Manufacturing）了。所以我們在3D印表機上通過噴頭噴出特定的列印材料，一層一層的向上列印就是3D列印的基本原理了。

2.列印步驟

2D印表機是怎麼工作的？一個印表機，一份電腦上的文檔，再加上一個墨盒，只需要輕輕一點，一份文件就列印好了。3D列印在配置和步驟上與2D列印是非常相似的。2D印表機對應3D印表機，電腦文檔對應三維模型，墨盒對應著列印材料。

首先，你需要一個三維的模型，對應2D列印中的電腦文檔。三維模型可以通過各種三維軟體設計而來，例如Autodesk，Maya，3D Max，Solidworks等等，然後我們再將三維模型導出為為印表機能夠識別的格式。

2D列印的材料是墨盒，那麼3D列印的材料則是對應的玻璃，塑料，金屬等等。3D印表機有一個專門的列印噴頭，裡面通過升溫將材料融化然後一層一層的噴在操作平台上使其凝固成型。當然這只是其中的一種列印方式，3D列印針對不同的材料會有不同的列印形式和不同的機器。

最後的點擊過程則是將電腦程序指令轉為機器操作的過程，3D印表機根據電腦的模型分層情況和列印路徑來完成最終的列印過程。