1.2 3d列印的原理及材質
玩轉3d列印
1.2.1 3d列印原理
3d列印技術每一層的列印過程分為兩步。首先在需要的區域噴灑一種特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然後是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，而沒有膠水的區域仍保持鬆散狀態。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被「列印」成型，列印完畢後只要掃除鬆散的粉末即可「刨」出模型，而剩餘的粉末還可以迴圈利用。
3d列印耗材由傳統的墨水、紙張轉變為膠水、粉末，當然膠水和粉末都是經過處理的特殊材料，對固化反應速度有要求，對於模型強度以及「列印」解析度也有直接影響。3d列印技術能夠實現600dpi解析度的列印，每層厚度只有0.01mm，即使模型表面有文字或者也能夠清晰列印。受到「噴」式列印原理的限制，列印速度勢必不會很快，較先進的產品可以實現每小時25mm高度的垂直速率，相比早期產品有10倍提公升，而且可以利用有色膠水實現彩色列印，色彩深度高達24位。
3d列印的工作步驟如圖1-9及圖1-10所示。
1.2.2 材質
根據3d列印的原理，只要使用與模型相同的材質，就能列印出和模型幾乎一模一樣的東西。因此對於3d印表機來說，耗材才是王道。比如麵包，你使用麵粉做材料，列印的麵包是可以吃的；而使用塑料、石膏等材料列印的只能是麵包的模型。3d列印技術本身並不複雜，但可用的耗材卻是個難點。普通印表機的耗材就是墨水和紙張，但3d印表機的耗材卻主要是膠水和粉末，而且必須經過特殊處理，對材料的固化反應速度等也要求很高。
目前比較普及的3d列印耗材包括：abs塑料、人造橡膠、鑄蠟和聚酯熱塑性塑料、金屬粉末等。abs是一種用途極廣的熱塑性工程塑料，如圖1-11所示。人造橡膠，金屬粉末等也都具備熱塑性，這是對3d列印耗材的乙個基本要求。一些汽車的零部件就是用這樣的耗材列印出來的。
如果人體的骨頭不幸受傷，傳統的骨頭移植手術會擷取病患其他部位的骨頭或者是利用陶瓷來替代。不過加拿大有一所大學目前正在研發「骨骼印表機」，利用3d列印技術，將人造骨粉轉變成精密的骨骼組織。骨骼印表機使用的材料，是一種類似水泥的人造粉末薄膜，也叫「人造骨粉」。印表機會在用骨粉製作的薄膜上噴灑一種酸性藥劑，使薄膜變得堅硬。這個過程會一再重複，形成一層又一層的粉質薄膜。最後，精密的「骨骼組織」就這樣被建立出來。
由國外一家「科學家實驗室」製作完成的砂糖3d印表機candyfab 4000通過噴射加熱過的砂糖，可以做出美味又好看的甜品。如果說用砂糖製作的3d甜品還只是毛毛雨，那麼美國賓夕法尼亞大學用改進的3d列印技術列印出的鮮肉則令人瞠目結舌了。列印肉的關鍵在於原材料的調配，「3d肉」利用實驗室培養出來的細胞介質生成的類似鮮肉的替代物質，以水基溶膠為黏合劑，再配合特殊的糖分子結構製成。這應該是目前「最美味」的3d列印材質了。
隨著3d列印的不斷發展，3d印表機能夠支援的列印耗材也會不斷得到創新，3d列印也將不僅僅侷限於列印模型，整個3d行業也將蓬勃發展。
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