近日看到幾則新聞，說(shuō)有人用3D打印技術(shù)打印出飛機(jī)模型、手槍模型、醫(yī)療器具模型等，小編不禁好奇：3D打印真的如此神奇？難道未來(lái)直接用3D打印就可以打出沙盤模型了？3D打印是怎么操作的呢？先通過(guò)以下這則新聞一起來(lái)探索以下神奇的3D打印技術(shù)吧。

　　走進(jìn)“江蘇省三維打印裝備與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”辦公樓一樓大廳，一眼就看到一個(gè)高大的辟邪，實(shí)驗(yàn)室成員之一吳薇告訴記者，“這個(gè)辟邪就是用3D打印技術(shù)打印出來(lái)的，是根據(jù)梁武帝堂弟蕭景陵墓前的一只辟邪，按照1:1的比例打印的。”

  據(jù)介紹，這只辟邪的原物有3.5米高，身長(zhǎng)3.8米，要打印這么大一個(gè)物體，那這個(gè)打印機(jī)得有多大啊？吳薇說(shuō)，打印這個(gè)辟邪時(shí)，實(shí)驗(yàn)室還沒(méi)有那么大的打印設(shè)備，所以是分成多塊打印再進(jìn)行拼接而成。不過(guò)如今，實(shí)驗(yàn)室最大的打印設(shè)備已經(jīng)有10米多高，可以整體打印出這個(gè)高度以下的物體了。

  在實(shí)驗(yàn)室，記者見到了各種用3D打印機(jī)打印的物品，有飛機(jī)模型、汽車零件、醫(yī)療器具、各種工藝品等。

  記者還看到了幾臺(tái)正在現(xiàn)場(chǎng)打印的3D打印機(jī)，其中一個(gè)打印的是一個(gè)塑料花瓶，打印機(jī)連接到一臺(tái)電腦上，電腦上有一張三維花瓶圖紙，上面還記錄了打印該花瓶所需要的時(shí)間。此時(shí)的打印機(jī)已經(jīng)打印出了一半，花瓶的底部已經(jīng)成型，大約還需要1個(gè)半小時(shí)，花瓶就能完工。

  打印機(jī)上有個(gè)針頭在不停地忙碌著，這根針頭和上面的一根塑料繩連接著，這根塑料繩就是打印這個(gè)花瓶的材料，塑料繩被繞成一卷，掛在旁邊，整個(gè)看起來(lái)有點(diǎn)像臺(tái)“縫紉機(jī)”。

  吳薇向記者介紹：“打印花瓶的材料就是從這個(gè)針頭里噴出來(lái)，然后凝固成型，這樣一點(diǎn)點(diǎn)地累積，最后就形成一個(gè)花瓶，屬于熔融沉積制造法�！钡�記者上前仔細(xì)觀看，也看不到針頭里有材料噴出來(lái)。吳薇說(shuō)：“這個(gè)針孔還算是比較大的，還有微米級(jí)的針孔，那就更看不出來(lái)了，但其實(shí)里面是有材料噴出來(lái)的�！�

  為什么針頭要設(shè)計(jì)得這么細(xì)��？如果做大一點(diǎn)，噴出來(lái)的材料更多，不是可以加快生產(chǎn)速度嗎？吳薇說(shuō)：“這是為了提高打印物品的精度，如果針孔設(shè)計(jì)太大，一些花紋和結(jié)構(gòu)就可能達(dá)不到精細(xì)的要求。所以針頭的大小都是有講究的，要根據(jù)不同的物品來(lái)設(shè)計(jì)�！�

  研究

  應(yīng)用

  理論上來(lái)說(shuō)，可以打印任何物體

  實(shí)驗(yàn)室主任、南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院副院長(zhǎng)楊繼全向記者介紹，上世紀(jì)90年代中期，3D打印技術(shù)被稱作快速成型或快速原型技術(shù)。那時(shí)這種技術(shù)還不成熟，成本也較高，主要應(yīng)用在一些高科技領(lǐng)域，如航空航天、軍事領(lǐng)域，用于打印一些個(gè)性化的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件。

  楊繼全說(shuō)：“3D打印和傳統(tǒng)制造工藝相比的優(yōu)勢(shì)也主要體現(xiàn)在復(fù)雜度、成本和精度等方面。傳統(tǒng)制造工藝有兩種，一種是減材制造，先做個(gè)毛胚，然后在這個(gè)基礎(chǔ)上通過(guò)切削或打磨等方法把多余的材料去掉以制成需要的形狀；一種是等材制造，打鐵就屬于這種，先選塊材料，然后慢慢鍛造，最后形成一把劍或刀具。這兩種技術(shù)都要對(duì)材料進(jìn)行打磨、鍛造等各種處理或加工，成型時(shí)間較長(zhǎng)，復(fù)雜零件成型難以保證。3D打印屬于增材制造，是從無(wú)到有的過(guò)程，是根據(jù)電腦編好的程序和形狀一層層堆積而成，因此，從原理上來(lái)說(shuō)，可以加工出任何形狀的物體�！�

  精度已達(dá)微米，一步到位打印俄羅斯套娃、自行車鏈條

  現(xiàn)如今，3D打印技術(shù)早已進(jìn)入民用領(lǐng)域。

  楊繼全說(shuō)：“3D打印尤其擅長(zhǎng)于物體的整體制造，一個(gè)物體，如果里面還有其他物體，也能同時(shí)打印出來(lái)�！本拖穸砹_斯套娃，原來(lái)要一個(gè)一個(gè)地造，而3D打印，就可以一步到位地打印出來(lái)。這是怎么做到的呢？

  楊繼全說(shuō)：“這都依賴于飛速發(fā)展的電腦技術(shù)，比如這個(gè)物體哪里有條縫隙，哪里要留個(gè)孔，只要在電腦里設(shè)計(jì)好，3D打印機(jī)就能按照這個(gè)程序把物體打印出來(lái)�！弊孕熊囨湕l也能這樣打印。

  現(xiàn)在，3D打印機(jī)的精度已經(jīng)能達(dá)到微米級(jí)別。

  除了整體制造，“江蘇省三維打印裝備與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”還實(shí)現(xiàn)了彩色3D打印技術(shù)，“彩色三維成型系統(tǒng)”是該實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)目前唯一能制作彩色三維零件的3D打印成型設(shè)備。

  目前只能打印單一材料，手機(jī)、牙齒等多材料物體暫時(shí)無(wú)緣

  雖然如今的3D打印技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但還有一些問(wèn)題難以解決，比如說(shuō)多材料打印技術(shù)就一直難以實(shí)現(xiàn)。

  楊繼全說(shuō)：“現(xiàn)如今3D打印，用的都是單一的材料，比如一塊人體骨骼，它是由骨密質(zhì)、骨松質(zhì)和骨髓等組成的，現(xiàn)在的技術(shù)還很難完全按照其功能和材料分布精確地打印出來(lái)。其他物體如牙齒、竹子等類似的由多種材料組成的功能型結(jié)構(gòu)的打印目前都無(wú)法實(shí)現(xiàn)。”

  因?yàn)?D打印的這個(gè)“缺陷”，3D打印還無(wú)法取代傳統(tǒng)的制造工藝，“比如一部手機(jī)，有的地方是塑料，有的地方是金屬，這就沒(méi)辦法一步到位地打印出一部手機(jī)來(lái)。”楊繼全說(shuō)。

  “如果多材料的問(wèn)題解決了，那么3D打印就真的無(wú)所不能了。”楊繼全說(shuō)，“那將會(huì)給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)一次新的革命。甚至如果生物技術(shù)達(dá)到要求的話，將來(lái)連植物、動(dòng)物，包括人，都能用3D打印機(jī)打印出來(lái)�！�

  夢(mèng)想

  實(shí)驗(yàn)室

  夢(mèng)想

  用3D打印機(jī)在月球上打印出一棟房子

  如今，該實(shí)驗(yàn)室正在往建筑方向進(jìn)軍，他們希望將來(lái)用3D打印技術(shù)直接打印出一棟棟的房子。

  事實(shí)上，3D打印建筑正在逐步成為現(xiàn)實(shí)，采用強(qiáng)度比較高的特種混凝土進(jìn)行打印，完全就可以造出一棟棟小型建筑模型來(lái)。關(guān)鍵的難題之一還在于高層建筑的打印，首先是否有這樣一種材料，其強(qiáng)度能取代現(xiàn)如今的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，另外建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否能幫助解決建筑強(qiáng)度的問(wèn)題。如果兩個(gè)問(wèn)題都能實(shí)現(xiàn)，那么，將來(lái)的建筑完全就可以用一臺(tái)3D打印機(jī)來(lái)完成了。

  “我們最理想的狀態(tài)是，只要有一臺(tái)3D打印機(jī)，然后就地取材，就能蓋出一棟房子。那意味著，將來(lái)無(wú)論是到哪里，都能蓋出一棟棟的房子，甚至到了月球上，只要材料合適，也可以直接打印出想要的房子來(lái)�！睏罾^全說(shuō)。

  實(shí)驗(yàn)室小檔案

  江蘇省三維打印裝備與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

  2013年7月成立

  位于南京棲霞區(qū)金港科創(chuàng)中心

  重點(diǎn)開展三維打印基礎(chǔ)理論與設(shè)計(jì)、三維打印關(guān)鍵技術(shù)與工藝、三維打印成型設(shè)備及裝備、三維打印成型材料設(shè)計(jì)與制備等的研究與開發(fā)

  什么是3D打印

  所謂3D打印，就是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。通俗點(diǎn)說(shuō)，普通的二維打印機(jī)是在紙這個(gè)平面上噴墨，從而打印出字畫來(lái)，而3D打印，就是把二維打印的東西層層累加，最后變成一個(gè)立體的東西，這就是三維打印，或叫3D打印。

  3D打印的方法，主要有：激光凈成型技術(shù)、選擇性激光燒結(jié)、立體光固化成型、熔融沉積制造等六種打印技術(shù)。這些技術(shù)有的是將材料先熔化然后擠出累積最后凝固成型；有的是對(duì)粉末材料進(jìn)行燒結(jié)，最終形成三維實(shí)體；還有的是對(duì)液狀材料進(jìn)行激光固化而成型的三維實(shí)體。

    由此看來(lái)，通過(guò)3D打印技術(shù)制作一些相對(duì)比較簡(jiǎn)單的模型還是不錯(cuò)，但是比較復(fù)雜的模型，例如大峽谷模型的一些沙盤模型項(xiàng)目，需要涉及到聲光電以及一些比較細(xì)微的物品，包括他們的上色等等，這些復(fù)雜的工序還是要借助人工去完成的。希望未來(lái)3D打印技術(shù)也能夠在我們沙盤模型的制作上發(fā)揮一些用處。