3D打印技术,已经不算是一个新兴的词汇了,只不过这个词汇在现在这个时代中流行的还不算是很广,在2012年的时候,成龙大哥有一部电影叫做《十二生肖》这部电影中应用的3D技术可谓是让人耳目一新,利用3D打印技术将圆明园中十二生肖兽首打印出来,在那一年的时候3D打印技术不算是广为流传的词汇,但是通过了这部电影让我们了解了3D打印技术是如此的惊人。
虽然3D打印技术在现在看来已经是一个成熟的市场,但是在生物3D打印中也面临着诸多的挑战,其中之一就是打印出来的了物体如何跟身体的其他器官尤其是大的组织更好地结合,因为任何打印出来的器官或身体组织都需要同身体的血管相连,而这可能非常难实现。一旦克服了这个技术障碍,在未来几十年内,生物打印技术将成为一项标准技术。
3D打印技术通常是采用数字技术材料打印机来实现的。其中最常用的是在模具的制造、工业设计等领域被用在制造木星,后来渐渐的用在一些产品的直接制造,现在已经有使用这种技术打印而成的零部件。其实3D打印技术在很多领域都有应用,比如在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支等和其他领域都有所应用。
3D设计
3D打印的设计过程是:先通过计算机建模软件建模,再将建成的3D模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。
设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器,其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。切片处理
打印机通过读取文件中的横截面信息,用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来,再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。
打印机打出的截面的厚度(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)或者微米来计算的。一般的厚度为100微米,即0.1毫米,也有部分打印机如ObjetConnex 系列还有三维Systems' ProJet系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。 用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天,根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用3D打印的技术则可以将时间缩短为数个小时,当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。
传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品,而3D打印技术则可以以更快,更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的3D打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。
3D打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够(在弯曲的表面可能会比较粗糙,像图像上的锯齿一样),要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法:先用当前的3D打印机打出稍大一点的物体,再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。
有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物,比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西(如可溶的东西)作为支撑物。
标准和标准的制定机构
当一间实验室作出了图纸,需要拿出来共享时,会发现有太多的格式和标准了,因此,3D打印原型机这个领域看起来像是野蛮生长,毫无标准。
开源的设计、配置和软件
当有了统一的标准后,3D打印行业将会迎来开源。现在,太多的团队注重提高自己的3D 打印水平,在自我的闭环中发展。实际上,行业需要设备和软件的开源,在统一的标准下产生更多有用、高效、开放的创新。
原型机实验室
原型机打印并不受到重视,所以现在很多医疗器械商都是在一个脏乱、布满灰尘的地方放置打印设备。其实,现在已经有商业化运营的3D打印实验室,来帮助这些企业打印出质量更高的原型机。