作者：郎为民 徐延军
出版社：人民邮电出版社
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一本书读懂3D打印试读：
前言
有这么一种打印机，它可以打印出会飞的飞机、可骑的自行车，或是一块能吃的蛋糕、能穿的衣服与鞋子。这将深刻影响现代生产、生活的诸多领域，以后在网络淘宝的时候，收到的货物不需要任何包装，因为任何物品都是一堆数据，只要通过家里的打印机就可获得想要的物品，这种打印机就是神奇的3D打印机。
从2001年的《星际迷航》到最近热播的《生活大爆炸》，都不约而同地选中了神奇的3D打印技术，从虚幻地打印食品到打印人体，再到现实地打印玩偶，3D打印在影片中都成为一个吸引眼球的新宠。其实，在工业制造领域，各式各样的3D打印机已经悄悄成为快速加工的主力军，走下神坛进入寻常百姓家更是技术发展的趋势。3D打印在降低成本，简化操作后会逐步走进人们的生活。
3D照相馆、3D打印生日蛋糕，当3D打印以“新、奇、特”的形象出现在人们身边的时候，总给人一种“雷声大、雨点小”的感觉。的确，昂贵的打印设备和配套材料让人们难以接受，用户更关心的是“花小钱办大事”，而不会因为是3D打印的，就慷慨解囊。只有随着3D打印设备生产技术的成熟，特别是打印耗材价格的大幅下降，3D打印能真正地打印出物美价廉的产品的时候，3D打印才能真正进入到人们的生活中，彻底地改变生产加工行业和商品销售行业。
技术的进步无人能挡，就如从“三转一响”到家用轿车、智能空调、QQ和微信一样，不到60年，技术就已经彻底改变了人们的生活。从笨重的386计算机到现在轻便的移动4核处理器终端，从声嘶力竭的人工电话到现在实时动态的视频聊天，技术已经以迅雷不及掩耳之势发展起来。虽然有许多个人隐私被无理曝光，网络银行账户密码被窃取，但人们也还是情愿或不情愿地接受着新技术带来的便利。这是人类社会发展的趋势，推陈出新。3D打印正以排山倒海之势，推动着现代的传统加工领域向前发展。从发展的规律来看，如果传统加工业不会随着人类社会的发展而终结，那么一定会出现新的加工方式和模式，3D打印已经露出端倪。
从3D Systems，Stratasys 3D等一大批3D打印设备制造商的崛起，到Shapeways，Sculpteo等3D打印领域服务商的壮大，3D打印不论在大型复杂制造还是追求品质的私人定制方面都已经取得了巨大成就。就在工业级3D打印发展如火如荼之际，桌面级的3D打印设备也开出了“白菜价”。太尔时代UP！mini 3D打印机已经跌入万元以内，这和刚进入家庭应用时的计算机、移动电话相比，已经非常便宜了。一个好汉三个帮，3D打印机也孤掌难鸣，配套的设计软件、能实现实物三维数据转换的扫描设备，都需要同步跟进。其实，诸如Autodesk等研发销售三维处理软件的公司早已做好了准备，推出了许多家庭版本。在耗材方面，从工程ABS塑料到碳素纤维，也已经推出了琳琅满目、五彩斑斓的3D打印原料。3D打印技术的推广应用可谓万事俱备。
3D打印不能一口吃成胖子，是因为技术的“双刃剑”现象再次现身，知识产权保护、法律责任界定等问题也伴随着3D打印的普及凸显出来。3D打印将制造过程从工厂迁移到家庭，这意味着，一件设计作品很可能只有一个订单，但因为它是以数据文件形式存在的，就如一部电影的文件，要复制和共享易如反掌。当然，除此之外还有不少问题需要解决，安全问题，比如如何防止私自打印枪支；高能耗问题，比如打印拳头大小的玩偶需要耗时数小时，并且打印头一直保持高温，这需要耗费大量的电力；粉尘污染问题，特别是采用金属耗材的3D打印机，超细的金属粉末会泄漏，形成粉尘污染，还有高温导致的塑料耗材挥发，也会污染空气。这些问题不妥善解决，必然会影响3D打印机的普及。
不管怎样，3D打印进入家庭，已指日可待。
在国家自然科学基金项目“节能无线认知传感器网络协同频谱感知安全研究”资金的支持下，特撰写拙作，以期抛砖引玉，为我国3D打印事业的发展尽一份微薄之力。
本书由郎为民、徐延军编著，解放军国防信息学院的胡文婕、陈凯、陈红、毛炳文、邹祥福、瞿连政、张锋军、余亮琴、张丽红、王大鹏、王昊、陈虎、张国峰、刘素清、夏白桦、陈于平参与了本书部分章节的撰写，蔡理金、高泳洪、王会涛、李官敏、陈林绘制了本书的全部图表。李建军、胡东华、靳焰、王逢东、任殿龙、孙月光、孙少兰、马同兵对本书的初稿进行了审校，并更正了不少错误，在此一并向他们表示衷心的感谢。
人民邮电出版社的李强老师作为本书的责任编辑，为本书的面世付出了辛勤的劳动，在此一并表示感谢人民邮电出版社对本书的出版给予了大力支持。
由于3D打印技术仍在发展之中，新的标准和应用不断涌现，加之作者水平有限，编写时间仓促，因而本书难免存在疏漏之处，恳请各位读者不吝指出，也可以发送邮件到wemlang@163.com。
谨以此书献给我聪明漂亮、温柔贤惠的老婆焦巧，活泼可爱、机灵过人的宝贝郎子程！
郎为民
2016年2月于武汉第1章3D打印扑面而来“呯……”，这不是普通的枪声，而是来自一只塑料手枪，一只用家用打印机打印的手枪。这声枪响震惊了世界，让人们都不约而同地关注着制造业的一项技术——3D打印。英国著名杂志《经济学人》报道称“3D打印将推动第三次工业革命”。一时间，“3D打印”以雷霆万钧之势遍及世界的每一个角落，人类的衣、食、住、行，貌似都可以用3D打印机打印出来。1.1 影视剧中的3D打印
从2001年的《星际迷航》到最近热播的《生活大爆炸》，导演们在寻求新思想、高科技的展现的过程中，都心有灵犀地选择了3D打印技术，从虚幻地打印食品到打印人体，再到现实地打印玩偶，3D打印在影片中成为一个吸引眼球的新宠。1.1.1 《星际迷航》：3D打印的预兆《星际迷航》（《Star Trek》，又译作《星际旅行》等）是由美国派拉蒙影业公司制作的科幻影视系列。该系列最初由编剧吉恩·罗登贝瑞（Gene Roddenberry）于20世纪60年代提出，经过近40年的不断发展，成为全世界最著名的科幻影视系列之一，如图1-1所示为《星际迷航》剧照。图1-1 《星际迷航》剧照
在《星际迷航》中的企业号飞船上装备了一台高科技设备——3D食物打印机，通过这台打印机，企业号的船员只需对打印设备下达指令，稍等片刻就能获得想要的食物，甚至连盛水的玻璃杯都一起打印出来了，如图1-2所示。
影片中的3D食物打印机速度之快，打印饮水之完美，让现代人望尘莫及。但这毕竟只是科幻，当时还没有这样的打印设备，也没有想清楚如何实现，但不管怎样，《星际迷航》已经给出了3D打印的预言。图1-2 3D打印机打印的水和水杯1.1.2 《第五元素》：重塑人体的设想
影片《第五元素》是1997年哥伦比亚影片公司出品的一部科幻电影，由吕克·贝松执导，布鲁斯·威利斯、加里·奥德曼、伊安·霍姆和米拉·乔沃维奇等联袂出演。电影故事发生在未来2259年的纽约，一股宇宙之中的邪恶力量想统治地球，人类面临万劫不复的黑暗世界。拥有善良势力的外星人预见到这一天的来临，并一直关注着事态的发展，然而他们派来拯救地球人类和宇宙的“第五元素”却被恶势力击落。地球人仅获得“第五元素”的残骸，即一只握着操纵杆的手。为了拯救地球，人类科学家利用“第五元素”的残骸的DNA，并利用3D打印技术快速复制人体，如图1-3所示。图1-3 电影中正在用3D打印机复制人体
通过3D打印技术，地球人成功地重新构造了“第五元素”——一个漂亮的红发女郎莉露，如图1-4所示，为人类抗击黑暗势力提供了新的机会。图1-4 3D打印机打印的莉露
在男主人公达拉斯的鼓励之下，莉露在最后关头终于汇集风、火、水和土四大元素的力量，制止了火热星球的推进，避免了末日的来临。
剧中的莉露复活完全基于科学理论和科学幻想，但3D打印技术用于人体的快速构建的想法已初见端倪。1.1.3 《十二生肖》：文物贩子的致富利器《十二生肖》是成龙的又一部杰作。影片讲述了成龙扮演的杰克为领取国际文物贩子劳伦斯开出的巨额奖金，四处寻找圆明园十二生肖中失散的最后4个兽首。在寻宝过程中，除了成龙电影一贯的惊险和打斗镜头外，还见到了一套神奇的克隆系统，那就是能够获取实物三维信息的手套和能快速生成生肖头型的立体复制设备。
剧中，主角利用“手套”对原版的兔首进行快速的全方位扫描，并实时生成兔首的三维信息，如图1-5所示。
再由通信设备将数据传至“贼窝”，由一台超高速的立体复制设备按照原版兔首的立体数据进行复制，整个过程干净利索。如果采用相同的材质，那复制的兔首足以以假乱真，如图1-6所示。有了这种立体复制设备，“克隆”文物易如反掌，并且一般人还无法分辨真假。图1-5 三维扫描手套图1-6 3D打印机正在打印兔首
其实，电影中的立体复制设备就是一种充满了科幻色彩的3D打印机，现实版的3D打印机还不能如此快地把金属“堆砌”成兔头，更不能瞬间修改颜色。要做到打印的物体与原来一模一样，仍有许多技术需要进一步发展，但电影中的3D打印梦想已经清晰地表明了3D打印机的发展方向——快速制造。1.1.4 《打印传奇》：讲述3D打印自己的故事
美国上映了一部关于3D打印崛起的纪录片《打印传奇（Print the Legend）》，算是3D打印机的自述片了。影片重点记录了真实3D打印初创企业从无到有、从有到优的全过程，同时也真实记录了这些初创企业与3D打印巨头的利益纷争，包括起诉、兼并、收购等。这些初创企业包括桌面3D打印机制造商MakerBot以及3D打印机制造商Formlabs。从最初的一个想法到公司逐渐强大，MakerBot和Formlabs公司面临着各种各样的挑战……MakerBot和Formlabs算得上是3D打印机的鼻祖，如图1-7所示的人物为MakerBot创始人布雷·佩蒂斯（Bre Pettis）。图1-7 MakerBot创始人布雷·佩蒂斯
MakerBot公司生产的3D打印机采用热熔累积的方式，用加热的塑料逐层叠加出用户需要的塑料实物。图1-8所示即为MakerBot公司生产的3D打印机正在打印塑料的螺丝和螺母。MakerBot公司生产的3D打印机有Replicator 2X，Replicator 2，Replicator Mini，Replicator五代等众多机型。图1-8 MakerBot公司的3D打印机在打印塑料物体
Formlabs公司生产的3D打印机采用光固化技术实现实物分层叠加打印。光固化是利用特殊的感光特性进行的加工技术，如以前用来制造照相底片的溴化银就是一种感光材料，还有一类感光材料在没有受到特殊波长光能照射前呈液体状态，一旦被指定光束照射就会很快变为固体，典型的应用就是感光胶。常见的玻璃桌面和金属脚架就是利用感光胶黏接的。
Formlabs公司专注于生产高品质的光固化3D打印机，其机型包括Form 1以及最新推出的Form 1+3D打印机，如图1-9所示。图1-9 Formlabs创始人和他的3D打印机
3D打印的先驱创业的心路历程并不容易，除了技术的突破，还需要创始人的坚定信念和果断抉择。影片中更有各种高大上的3D打印设备，个个价格不菲，足以吸睛。同时，影片展示了3D打印设备在各行业的应用。1.1.5 《生活大爆炸》：让技术“宅男”欲罢不能的克隆工厂《生活大爆炸》是一部以“科学天才”的生活为背景的情景喜剧。4位主人公的智商绝对超乎常人，他们对量子物理学理论可以倒背如流，无论你问他们什么问题，都难不倒他们。但他们的生活交往却十分糟糕，一副典型的“宅男”品性。主人公之一的霍华德买到一台3D打印机后，便和朋友们开始了疯狂的“克隆”生活，剧中提到的这台打印机还可能是中国造的，如图1-10所示为剧中情景。图1-10 “宅男们”和3D打印机
在影片中，霍华德和另一位主人公拉杰对3D打印机打印的第一个成品哨子喜出望外，但他们很快就意识到3D打印的价值也许并不在于打印这样简单的玩具上，而应该是通过自己的想法来塑造出更复杂的东西。于是两个人开始对人体模型产生兴趣，并通过XBOX360的感应扫描器实现了对自己全身的扫描过程，并打印出了自己的人体模型。如图1-11所示为霍华德和女朋友伯纳黛特（Bernadette）分享自己的杰作。
拥有3D打印机后，技术“宅男”们尝试了各种物品的打印，更加热衷于实践自己奇特的想法。图1-11 女朋友伯纳黛特在欣赏3D打印的霍华德1.2 3D打印，梦想照进现实
亦幻亦真的3D打印给了人们更多的梦想。如果有台能打印衣服的3D打印机，女士们就不用再为逛街、淘宝发愁了，只要想清楚自己想要的颜色、款式，再通过虚拟试衣软件确认着装效果后，按下“打印”按键，很快就能拥有一件极其合身的漂亮衣服。吃货们更有福音，想吃什么，告诉3D打印机就行……
随着3D打印产业的快速发展，这些梦想会逐步实现。在制造、医疗、玩具等领域，3D打印机正逐步“走马上任”，如同彩色打印机的出现和普及一样，3D打印机正渐渐走进人们的生活。1.2.1 制造业的2.0小时代
制造业是指对制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等），按照市场要求，通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的大型工具、工业品与生活消费产品的行业。制造业的水平直接体现了一个国家的生产力水平，是区别发展中国家和发达国家的重要因素，制造业在世界发达国家的国民经济中占有重要份额。制造业包括产品制造、设计、原料采购、仓储运输、订单处理、批发经营、零售。在主要从事产品制造的企业（单位）中，为产品销售而进行的机械与设备的组装与安装活动。
制造业的水平取决于当前的生产工具和生产工艺，从手工到蒸汽动力的机械加工，再到数字化的智能制造设备，制造业已经发展到了可谓登峰造极的地步。大量的工业产品丰富着人们的生活。电器、汽车都由先进的工业机器人快速地生产着。各类快速制造技术也为新产品的开发提供了便捷的平台，耳熟能详的诸如数控机床、CNC加工中心，为产品的快速更新提供了坚强后盾。每年更新的汽车、不断升级换代的iPhone，越来越大的智能电视，这些层出不穷的新消费品都应该归功于现代先进的制造业。
人类的追求是无止境的，量产的商品已经开始不能满足人们对个性的追求。在现代制造业的模式下，都是以流水线方式实现大批量物品加工的，要追求个性必须花费巨大的成本。被称为“影响未来的八大技术之一”的3D打印技术，正悄悄来到人们身边，这将是制造业的一枝新芽。3D打印机可以直接“打印”出真实物体，这个突出的优点应用在工业生产中，无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。
如果说Web 2.0革命改变了音乐、传媒等产业，那么可以说3D打印所引起的革命将变革制造业。可以把3D打印技术称为“工业2.0”，它将使得普通用户拥有独立设计与制造工业产品的能力。这是因为现代的制造业还没有出现真正的“个性化”与“去中心化”。
3D打印技术让人们可以随时随地制造自己喜欢的产品，也能快捷地获得一些只需生产一件的必需品，比如身体的“配件”。3D打印在医疗方面大有作为，可以为年过八旬的老人打印出下颚骨，来替换患有股骨头坏死的部分。这也是世界上首位使用3D打印产品做人体骨骼的案例，如图1-12所示。图1-12 3D打印的人体骨骼
在科学研究方面，可以通过对化石进行3D扫描，利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征，而且还做了比例缩减，更适合研究。
在建筑设计方面，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法速度快、成本低、环保好，而且产品制作精美，完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。
在制造业方面，需要很多3D打印产品，因为3D打印无论是在成本还是速度和精确度上都要比传统制造好很多，而且3D打印技术本身也非常适合大规模生产，所以制造业利用3D打印技术能带来很多好处，甚至连质量控制都不再是个问题。
3D打印技术的应用远远不止这些。专家们认为，未来3D打印技术将被更广泛地应用于航天、国防、医疗设备、教育等需求量较大的行业。以后，小朋友们天真的设想都可以用3D打印机打印出来，如图1-13所示为打印的个性作品。图1-13 3D打印机打印出来的个性作品
由此看来，3D打印技术的普及应用将会大大改变现代制造业的运行模式，部分产品的生产制造可能在用户手中完成，用户需要购买的不再是产品实物本身，而只是物品的3D数据和配套的原材料。1.2.2 领跑第三次工业革命
工业革命开始于18世纪60年代，18世纪后半期在英国的进展已经很显著了。通常认为它发源于英格兰中部地区，是指资本主义工业化的早期历程，即资本主义生产完成了从工场手工业向机器大工业过渡的阶段。工业革命是以机器取代人力，以大规模工厂化生产取代个体工场手工生产的一场生产与科技革命。由于机器的发明及运用成为了这个时代的标志，因此历史学家称这个时代为机器时代。18世纪中叶，英国人瓦特改良蒸汽机之后，由一系列技术革命实现了从手工劳动向动力机器生产转变的重大飞跃。随后向英国乃至整个欧洲大陆传播，19世纪传至北美。一般把蒸汽机、煤、铁和钢认为是促成工业革命技术加速发展的4个主要因素。
第一次工业革命的时间为18世纪60年代到19世纪中期（人类开始进入蒸汽时代），一系列发明和改进，使得蒸汽机能用于工业生产。到19世纪20年代，蒸汽动力织机在棉纺织工业中基本上已取代了手织织布工。1702年前后，一台原始的蒸汽机由托马斯·纽科门制成，并广泛地用于从煤矿里抽水。1763年，格拉斯哥大学的技师詹姆斯·瓦特开始改进纽科门的蒸汽机。随后，以蒸汽机为动力的火车、轮船、汽车开始出现，人类的商业活动能力发生了质的飞跃。
第二次工业革命的时间为19世纪下半叶到20世纪初（人类开始进入电气时代），18世纪后期开始的工业革命已稳步地、不懈地继续到这个时候。从19世纪六七十年代开始，出现了一系列电气发明。1866年，德国科学家西门子制成一部发电机，后来几经改进，逐渐完善，到19世纪70年代，实际可用的发电机问世。电动机的发明，实现了电能和机械能的转换。随后，电灯、电车、电钻、电焊机等电气产品如雨后春笋般地涌现出来。第二次工业革命的又一重大成就是内燃机的创制和使用。19世纪七八十年代，以煤气和汽油为燃料的内燃机相继诞生，内燃机的发明解决了交通工具的发动机问题。1885年，德国人卡尔·本茨成功地制造了第一辆由内燃机驱动的汽车。内燃机车、远洋轮船、飞机等也得到迅速发展。内燃机的发明，还推动了石油开采业的发展和石油化工工业的产生。
第三次工业革命由第三次技术革命引爆。第三次工业革命从20世纪四五十年代开始，以原子能技术、航天技术、电子计算机技术的应用为代表，还包括人工合成材料、分子生物学和遗传工程等高新技术。第三次科技革命的出现，既是由于科学理论出现重大突破，一定的物质、技术基础的形成，也是由于社会发展的需要，特别是第二次世界大战期间和第二次世界大战后，各国对高科技迫切需要的结果。
同前两次工业革命相比，第三次工业革命有以下3个特点。（1）科学技术在推动生产力的发展方面起着越来越重要的作用，科学技术转化为直接生产力的速度加快。（2）科学和技术密切结合，相互促进。随着科学实验手段的不断进步，科研探索的领域也在不断开阔。（3）科学技术各个领域之间相互联系加强。在现代科技发展的情况下，出现了两种趋势：一方面，学科越来越多，分工越来越细，研究越来越深入化；另一方面，学科之间的联系越来越密切，相互联系渗透的程度越来越深，科学研究正朝着综合性方向发展。
3D打印的出现也正是随着工程、计算机、网络和信息的综合而出现的。2012年，英国著名经济学杂志《经济学人》一篇关于第三次工业革命的封面文章全面地掀起了新一轮的3D打印热潮。
回顾历史上前两次工业革命可以清楚地看到，驱动工业生产的动力是能源，能源是区分工业革命性质的根本性因素。第一次工业革命是以蒸汽作为驱动，第二次工业革命是以电力作为驱动，前两次工业革命本质上均是以消耗如煤炭、石油等不可再生能源而维持的社会化大生产，而第三次工业革命应该是随新能源的发展而推动的。
第三次工业革命所使用的能源应该是清洁的、可再生的，而且不受限于空间分布的，能源传递的方式也应该是从原来集中式输送转变为分布式共享。未来所使用的能源网络与当前的互联网十分相似，在信息网络中每一个终端都可以是信息源，每个人都可以通过终端计算机发布信息，信息通过纵横交错的网线被广泛分享。能量网络与之相似，每家每户都可以配有“发电机”，这些“发电机”用于收集大自然的可再生能量如太阳能、风能、潮汐能等，并将其转化为电能。最早的阶段可能是“小农经济”模式，每家每户自供自足，当这些发电设备转化率达到一定程度时，每家每户可以把多余的电力通过能量网络传递出去，与众人分享。
也许这样的构想似乎还有点远，但这正是第三次工业革命带来的变革，可再生能源很大程度上突破了能源空间分布的界限，因此第三次工业革命的能源分布方式是离散的。
都知道生产力决定生产关系，工业革命的产生必须是以能源的变革作为推动力，而3D打印影响的正是第三次工业革命的生产方式。新的能源革命提供了分散的能源获取方式，未来将一定程度上不再依赖于集约式的能量供应，3D打印技术的发展又提供了分散式的生产工具，因此有理由相信第三次工业革命与3D打印技术将会带来一个通过社会化创造的未来。
回顾过去的两次工业革命，不难看到许多分布各地的家庭式作坊，这也许是生产社会化的雏形。但是这些家庭式小作坊大多作为大工厂的补充，它们的任务是协助大工厂的集约化大生产。第三次工业革命将带来分散式的能量来源，3D打印将带来分散式的生产工具，分散式的社会化大协作将再次成为主题。但不同的是，新时代分散式的家庭作坊更多的不是进行附加值极其低微的商品化生产，而是高附加值的商品设计与创作。
3D打印带来的是个性化与社会化创造的时代，商品不再是千篇一律的样式。大家可以通过计算机进行产品的设计、通过互联网分享产品的图纸与数据，每个人在家中都能通过互联网获取到这些数据，通过在线支付的方式给予作者一定的费用，然后可以对这个产品的原型进行个性化修改，最后通过3D打印机打印出来，为己所用。
第三次工业革命本质上是能源的革命，新的能源分布方式影响了对传统能源的观念，也影响了社会化的生产方式。3D打印技术的发展把商品生产推向多元化、个性化，可以大胆假设未来，也许不难想象实体店将不复存在，网购的形式也与现在大不相同，物流的环节将被信息网络取代，因为商品的实物将会直接从家里的3D打印机中生产出来。还可以大胆想象第三次工业革命与社会化创造时代的全新景象。1.2.3 将掀起一场创客革命“创客”一词来源于英文单词Maker，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。从创客的实质来看，创立中华民族教育事业的孔子称得上是创客的鼻祖了，孔子肖像如图1-14所示。他打破教育垄断，开创私学，并专心执教，还带弟子周游列国。这些举动都在教育界开创了先河，他所做之事都是为了教育弟子，而不以牟利为目的。这正是“创客”的基本特征。
现代的创客们作为热衷于创意、设计、制造的个人设计制造群体，最有意愿、活力、热情和能力在信息时代和知识社会创新形态的创新2.0时代为自己同时也为人们去创建一种更美好的生活。现代的创客最重要的标志是掌握了自生产工具，并坚守创新、持续实践、乐于分享，而且追求美好生活。没有分享，就没有人类社会的整体进步，将分享作为乐趣则是一种良好的品格和习惯。但分享绝不意味着不尊重别人的劳动成果，或鼓励抄袭和盗版，恰恰相反，分享必须建立在尊重首创精神的坚实基础上，否则创新会变成建立在流沙上的建筑。创客鼓励创新各种分享赢利模式，在分享的同时，保护首创者的利益和积极性。图1-14 中国的教育界“创客”孔子
创客们喜欢“玩”，通过“玩”获得放松、惬意、自由；通过“玩”既练手又练脑；通过“玩”与人共享；通过“玩”改变世界。
但如何明确定义创客，没有最终答案。要说真正的起源，应该算是麻省理工学院（Massachusettes Institute of Technology，MIT）比特和原子研究中心（Center for Bits and Atoms，CBA）发起的Fab Lab（微观装配实验室）。这是一家拥有几乎可以制造任何产品和工具的小型工厂，可以使发明创造不只出现在拥有昂贵实验设备的大学或研究机构，也不仅仅属于少数专业科研人员，而是只要有想法就可以在这里实现。这种构想和实践对于充分调动社会参与科技创新的热情，丰富公众参与科技创新的手段，构建创新型城市、创新型国家具有重要的借鉴价值。
Fab Lab所提供的技术环境涵盖开发的全流程，从设计、制造，到测试、调试、监控和分析，再到文档整理。尽管有一个基本的工具集作为基础，但根据特定需求，充分利用特定环境下的资源和工具同样重要。因此，Fab Lab也为用户提供了制造自己所需工具的能力，用户可以在Fab Lab的技术环境里自行创造实验过程中所需的特定用途的工具。
目前核心的开发设备包括以下几部分：计算机控制的激光切割器——将二维部件压接装配成为三维结构；标记切割器——生产印刷电路及天线；精密（微米分辨率）铣床——生产三维模具和表面贴装电路板；更大的数控铣床——制造适合家居（和房屋）大小的部件；聚乙烯切割机；可编程控制工具——低成本高速嵌入式处理器（例如Atmel AVR Mega系列和Tiny系列单片机）。
随着MIT的Fab Lab网络的逐渐延伸，创新2.0时代的个人设计、个人制造的概念越来越深入人心，激发了全球的创客实践。创客空间的延伸则使面向知识社会创新2.0的Fab Lab探索真正从MIT的实验室网络走向了大众。如图1-15所示的MIT的尼尔·哥申菲尔德（Neil Gershenfeld）教授指出，前两次数字革命推动了“个人通信”和“个人计算”的发展，而Fab Lab通过让普通人实现制造的梦想，预示着第三次数字化革命浪潮——“个人制造”时代的到来，为普通公众参与创新提供了条件。3D打印机的成熟，必将为创客们快速实现自己的思想提供有力手段，创客们可以“肆无忌惮”地创想世界。图1-15 MIT的尼尔·哥申菲尔德教授1.2.4 改变世界的新机遇、新浪潮
现代的制造行业仍然有着许多“奇形怪状”的零件需要制造加工，比如在航空制造，符合流体规律的空气动力学部件往往都不符合零件的生产条件，传统的工艺制造难度很大，即使勉强生产出来，也很粗糙，不符合精密要求，许多内部的设计构造根本就无法制作出来。比如新型飞机机身骨架，如图1-16所示。图1-16 飞机机身钛合金骨架
3D打印这时候就可以大显神通了，它的工作原理从理论上讲任何形状的物体都能“生长”出来，即“只要能设计出来，就可以被打印出来”，这根本不同于传统的生产加工方式。从历史看来，很多行业的商业形态发生颠覆性变化，首先起源于某些前沿性的传统方式无法满足的需求，这种边缘性的需求往往是新产品和新商业模式诞生的产床。3D打印正是在这种边缘性的特殊功能需求催生下出现的，但能不能最终商业化就看应用市场的检验了，或者说得再集中一点就是经济性——价格。3D打印在某些方面就已经做到更加廉价、快捷和便利。
首先，3D打印在生产时间上具有传统开模工艺无可匹敌的时间优势，是名副其实的“快速制造工艺”，“快速”是3D打印最显著的特点。传统的开模，需要设计、制胚、灌造、加工等许多环节，3D打印则能够在极短时间内就将模型制作出来，这为新产品快速研发和改进提供了极大的便利。
其次，在用料上，3D打印也可以节省不少，它省去了模具外胚胎的制作环节，直接生成了模具，完全有效用料，不会有多余和浪费。特别是在以昂贵材料为原料的产品制造中，3D打印将显示无可匹敌的原材料利用率。当然，在目前许多普通制模环节，因为打印材料的特殊和稀缺，3D打印还无法在经济性上实现有效替代。仅有3D打印技术还不够，经济、快速、有效的打印材料的新突破，将是3D打印改变世界的重要推动力。
最后，3D打印在诞生之初并没有想到另一个可以广泛应用的领域，那就是产品个性化，甚至可以说是终极的个性化。产品完全按照设计样稿生产，可以做到一样一件，而且调整生产完全不会带来额外的生产成本，因此可以实现完全的单件生产，做到终极化个性定制，每一件产品都不相同。这也许会是商业对于人类需求的终极探索，可以完美到个人、细腻到内心深处，完全由客户说出他们的需求，并决定最后的产品。现在盖棺定论还为时尚早，但终极个性化生产已经显示出它不可遏制的魅力。3D打印的内衣，将彻底解决女性的不合身和舒适问题；3D打印的首饰，彰显个人品味……
个性化还有一个重要的领域，那就是医学上的应用。人体的每个部位和器官，都有生理上的独特性和个体适应的问题，3D打印将能解决目前许多医疗器械的共同难题：如何适应不同的人体环境和构造，同时处理好植入器械后的附加生理反应。3D打印完美的复制能力使得人体可以像机器一样轻松替换一个磨损“零件”，生命极限由此将再次得到突破。
可以说，谁先掌握3D打印技术，谁就可能掌握突破现代制造技术瓶颈的法宝，制造业的“潘多拉”盒子将会被3D打印技术打开，一个全新的制造领域将会渗入到生活的方方面面，甚至是人的身体内部。1.3 3D打印离大众有多远
每项新技术的出现、发展和消失，都有自己的“轨迹”。有的昙花一现，有的千古长存。决定它们去留的就是各位用户。3D打印机一路走来，已经30多岁了，它的去留问题大家都有话要说，但也许更想了解的是3D打印的现状。1.3.1 谁说3D打印没前途
制造业大佬、富士康董事长郭台铭曾对外表示，他不看好3D打印技术，“3D打印只是‘噱头’”，并且放下狠话，“如果3D打印有用，‘郭’字倒过来写。”全球3D打印巨头Stratasys的董事局主席斯科特·克伦普在北京隔空回应郭台铭：“现在各个国家都很重视3D打印技术，投资也很多，所以未来的发展一定会很迅速。”3D打印的未来究竟如何，不得而知，但是3D打印从开始到现在一直呈良性发展态势，并且不断给人们带来惊喜。
经过几年飞速发展，3D打印机从原理到实现已经取得了长足进展。从打印设备到打印材料都出现了越来越多、越来越成熟的产品。目前，几款典型的3D打印机已经投入使用。
世界上最大的激光3D打印机在大连诞生，这款打印机打印方式很特别，是基于“轮廓失效”的激光三维打印方法（在打印过程中，激光3D打印机只需打印零件每一层的轮廓线，使轮廓线上砂子的覆膜树脂碳化失效，再按照常规方法在180℃加热炉内将打印过的砂子加热固化和后处理剥离，就可以得到原型件或铸模），使用这种加工方式可使其加工时间缩短35%，制造成本降低40%。这台激光3D打印机打印的成品如图1-17所示。图1-17 世界最大激光3D打印机打印出的成品
这款激光3D打印机的打印速度比其他形式的3D打印机快。举个例子，都采用覆膜砂原材料加工一个直径为100mm的小球，在理论上这个3D打印机的打印速度是普通3D打印机的80倍，即使考虑其他一些因素的影响，其打印速度保守估计也是一般3D打印机的5～15倍。另外，随着打印物体尺寸增加，两者速度差距也会增加，也就是说，如果小球的尺寸增加10倍，那么其速度差距也会增加10倍。
不光是速度有优势，其加工产品的尺寸也大，仅从工业3D打印机来讲，国外设备的加工尺寸不会超过1m，国内的主流设备的加工能力也在1m以内，而这款打印机最大加工尺寸能达到1.8m。如图1-18所示为我国大型3D打印机打印的铸造模具。图1-18 我国大型3D打印机打印的轮胎模具
这款世界最大激光3D打印机主要的服务方向将是铸造业，其使用的原材料也是工业常见的覆膜砂。这将为现代工业的铸造技术发展提供一个全新的领域。
有最大，必有最小！世界上最小的打印机也来了。对于普通用户而言，3D打印机体积越小、操作越简便，才会越受亲睐。目前市售最小、最轻的3D打印机是来自Systems的Cube，尺寸为260mm×260mm×340mm（不含打印耗材），质量为4.3kg，如图1-19所示。图1-19 Systems的Cube3D打印机
由于“身材纤细”，Cube在工作的时候比较“挑食”，必须使用原装ABS塑料或PLA塑料，耗材底部拥有芯片识别，以确保使用正品耗材，同时也是为了控制第三方耗材；材料颜色共有16种，充分满足用户需求。当然，只有采用授权的配套材料，打印机才能正常工作，这是不是有以耗材养打印机的嫌疑。Cube正品耗材如图1-20所示。图1-20 Cube的正品耗材
为赢得更多的用户，Cube配置和操作界面非常便捷，配套装置也很完整。用户到手即可使用，这也加快了小型3D打印普及的速度。此外，Cube还支持无线网络，酷似iPod的操作也是目前3D打印机操作中最为简便的。简洁的Cube操作如图1-21所示。图1-21 简洁的Cube操作“世界武功无坚不破，唯快不破。”如果要等上几个小时才能拿到打印成品，相信具有如此耐性的人不多，所以3D打印机必须突破打印速度上的瓶颈。这不，全球最高速微型纳米3D打印机也来了。
德国Nanoscribe GmbH公司在美国旧金山发布了迄今为止最高速的纳米级别微型3D打印机——Photonic Professional GT，如图1-22所示。图1-22 最高速的纳米级别微型3D打印机
这台微型3D打印机应用了全新的激光印刷术：首先通过CCD传感器对通过曝光、扫描产生的原稿的光学模拟图像信号进行光/电转换，然后将经过数字技术处理的图像数码信号输入到激光调制器，调制后的激光束对被充电的感光鼓进行扫描，在感光鼓上形成静电潜像，图像处理装置对诸如图像模式、放大、图像重叠等进行数码处理后，再经过显影、转印、定影等步骤，完成整个印刷过程。该打印机打印的微缩物体如图1-23所示。图1-23 Photonic Professional GT打印出的成品
这款Photonic Professional GT 3D打印机，能制作纳米级别的微型结构，能以最高的分辨率，快速打印出不超过人头发直径的三维物体。同时，这款打印机还采用了基于双光子聚合的3D打印技术，让激光瞬时通过脉冲调制聚合光敏材料制作出自我支撑的微型（和纳米）结构。该款3D打印机的最小扫描范围可达100μm，且它的精度可以在1根头发上打印出一个有10个字母的公司名称。
3D打印机有没有“钱途”，还需市场说了算。各式各样的打印设备是有了，就看用户们愿不愿意买单，价格高了可不行。现在最便宜的3D打印机的售价仅为200美元，虽然体积小了点，但是功能和乐趣却没有打折。
近来，3D打印机的售价骤降。国外众募平台Kickstarter上开始出现大量的廉价3D打印机，其中一款名为Pirate 3D的打印机已经募资超过100万美元，所有捐款超过347美元的用户都将获得一台Pirate 3D打印机。而如图1-24所示，生产于香港的Makibox A6 LT 3D打印机的售价仅为200美元。图1-24 Makibox A6 LT 3D打印机
光有便宜的3D打印设备还远远不够，普通家庭用户难以支付高额的前期设计费用，比如3D设计软件、3D扫描仪等。老牌3D打印机厂商Stratasys为了让普通消费者能够用上3D打印技术，公司老板克伦普表示，将打造一套硬件和软件结合的生态系统，比如在互联网上设立一个在线平台，用户可以从网上下载3D打印的内容，在家里就可以打印各种有意思的东西。“这个生态系统会是一个开放的，就好像谷歌的Andriod一样的平台。”
微软公司发布了操作系统Windows 8.1，通过内建API实现了对3D打印的支持，这也表示Windows 8.1成为目前首款支持3D打印的系统。在微软Build开发者会议的一个演讲中，微软Kinect for Windows部门高级程序经理克里斯·怀特（Chris White）演示了Kinect如何与3D打印结合，以及未来Kinect会增加的扫描功能，图1-25所示为3D扫描成像效果，以后普通用户就可以方便地“复制”自己了。图1-25 3D扫描成像效果
总之，3D打印并不是空穴来风，自身的技术和价格的不断突破，一直在给人们带来惊喜。3D打印已经在医学以及航天领域中做出了杰出贡献，即便未来不能真的带来第三次工业革命，也绝对不会是鸡肋产物。当然，必须承认3D打印还有很多不足，这也正是3D打印留给人们的想象和突破的空间。1.3.2 “潘多拉魔盒”还是“阿里巴巴宝库”
如果你有一台3D打印机，你打算用它来打印什么。卡通玩具、家居摆设、塑料零件，这也许是大多数人的回答。然而3D打印技术演绎的无限可能性仍在各个领域持续延展。这种最新“造物”技术的产品可能成为你盘子里的食物、身上的衣服，甚至人体上的替代器官，也可能是枪支、大炮。这项革命性技术的突飞猛进，使人类的无限的想象力和创造力被释放，如同又一个“潘多拉魔盒”被打开。
1.打印超长保质期的“合成美食”
火星旅行是时下颇受关注的一个话题。荷兰和美国的两家民间机构正摩拳擦掌、高调宣传他们的载人火星探索计划。当然首先要考虑的是：要登陆火星，宇航员首先得填饱肚子。而漫长的火星旅途中，不能生火做饭，光吃压缩饼干也太过乏味。用NASA发言人戴维·施泰茨的话说，“现在的宇航食品体系应付火星探索等‘持久战’任务，不仅营养不够，而且味道令人难以接受”。于是NASA向一家3D打印机公司拨款12.5万美元，开启了旨在研发全能食物合成器的项目。根据设想，这种3D打印机将按照“数字菜谱”混合各种粉末，制造色、香、味俱全的食品。一旦成功，功能强大的3D打印机“厨师”将为宇航员们烹制出各种风味的营养美餐。
目前，机械工程师安詹·康特拉克特和他的公司负责“3D美食机”的研制。这种3D打印机首先会打印出一层生面团，这个生面团在打印的同时将会由打印机底部的一个加热板进行烤制。烤制好的面团随后会叠加番茄粒，然后混合上水和油做成比萨，最后一步是为比萨叠加蛋白质层。康特拉克特认为，3D打印食物的一个主要优势是可以提供个性化的营养，“男性、女性、病人对饮食的需求都不同。如果你拥有一台3D食物打印机，那么你就可以根据你所需的营养对原料进行配置，然后打印出你所需要的食物。”
考虑到未来太空旅行旅途的漫长，为宇航员提供的食物需要15年以上的保质期，所以该项目特别适合在漫长的太空旅行中打印食物。“我们会把碳水化合物、蛋白质、微量营养素制作成粉末，去掉它们的水分。这样，它们的保质期将延长一倍，达到30年。”康特拉克特说。NASA表示，3D打印机做饭的设想不仅是出于对美食的需求，而且能减小太空船的质量，还可以使用类似技术制造工具等其他物品。看来，《星际迷航》中的食物打印已不是科幻了。
不仅如此，未来“3D美食机”还有望缓解因人口暴增而带来的自然食物来源短缺问题。随着世界人口数量剧增，在全球人口达到120亿后，当传统食物来源非常稀缺时，人们可以在杂货店购买装满粉和油的料盒，然后利用打印机打印合成食物。
2.复制人体器官以假乱真
相比烹制美食这项需要一些厨艺和创造性思维的工作，现在提到的3D打印技术更擅长的是复制，精准复制出一切三维结构。这种复制品的高精确性使得其在医疗领域的应用前景广泛。这项技术最新的杰作之一便是以假乱真的“半张脸”。英国男子恩里克·莫杰因为脸部不幸患上肿瘤疾病，切除肿瘤后，他的脸上留下了一个大洞，只剩“半张脸”。他无法说话，也不能正常饮食，只能借助一根直接通向胃中的管子补充食物。
幸运的是，莫杰生活在一个科技迅速发展的时代。为了重塑他的容貌，医生利用CT和面部扫描技术扫描他的头骨，然后根据扫描的图像在计算机中构建出正常的脸部3D模型，最后利用3D打印技术将模型打印出来。通过使用特殊的尼龙塑料，医生可以复制出与莫杰脸部完美贴合并且栩栩如生的假脸。对于莫杰来说，这半边假脸使其生活有了质的飞跃，他又能正常的饮食了。
这项技术的潜在应用更让人期待，各种完美贴合的假肢可以被快速的制造出来，而且还很便宜。6个月大的美国男婴卡伊巴也是因3D打印装置获救的人，救他一命的是一个不起眼的小塑料片。由于患上了气管、支气管软化，卡伊巴的呼吸道关闭，脸色发青。这种疾病在婴儿中并不罕见，但卡伊巴是医生见过的最严重的病例，随时都有可能因此丧命。医生对卡伊巴的胸部进行了CT扫描，并用计算机设计软件制造了一个可完全贴合在呼吸道上的夹板，用它打开了卡伊巴的呼吸道。在被植入夹板几分钟后，卡伊巴就开始恢复呼吸。3周不到，他就完全摆脱了呼吸器。1.3.3 3D打印机何时开出白菜价
3D打印机要走进主流市场，价格就必须平易近人。美国电器连锁店Staples开始在全境销售1300美元的3D打印机，只要有钱就可以去买。与此同时，3D打印机的售价也开始下降。美国《爱上制作（Make）》杂志的编辑马克·弗劳恩菲尔德（Mark Frauenfelder）指出，3D打印机廉价是硬件降价、规模生产、解决低端消费者的核心问题。但同时也指出，有少数低端3D打印机使用的打印原料是高质量的ABS塑料。这使得这些低端3D打印机使用费用依然不菲。
从打印的产品来看，不同3D打印机的价格十分悬殊。比如说MakerBot公司的中型3D打印机Replicator2，可以打印49cm×42cm×38cm的中型物品，但是售价高达2200美元；而售价200美元的Makibox A6 LT 3D打印机只能打印29.0cm×23.5cm×23.5cm的小型物品。所以对于受限于预算的普通用户来说，只能购买低成本的3D打印机打印小型物品了。
Printbot公司总裁布鲁克・德鲁姆（Brook Drumm）指出，所有的3D打印机产品和选配件都已逐步成熟，任何型号的3D打印机都可以打印0.1mm厚的精度，不必再为加工精度问题而购买昂贵的专业3D打印机，随便一台廉价3D打印机都可以完成大型商用3D打印机的功能。但是如何选择合适的打印材料依然是用户必须认真考虑的问题，因为打印耗材千差万别，价格也相差甚远。
但随着消费者购买欲望的提高，越来越多的3D打印爱好者和小型硬件创业企业都需要购买3D打印机整机或零部件。这些整机和零部件批量生产之后，价格自然就会降下来。有些企业也开始自己开发组件来降低成本。Makibox的创始人乔恩・布福德（Jon Buford）说：“我们从底层重新开发了Makibox打印机，所以价格更便宜，而且使用更方便、简单。其他企业用皮带和齿轮，我们用导螺杆来降低成本。而且Makibox设计非常精简，使用方便还降低成本。”
犹如20世纪80年代计算机走入家庭，3D打印机制造行业的愿望就是让机器的价格降下来，让人们都会使用。第2章3D打印“真面目”
3D打印给了人们更多的梦想与期望，从幼儿园的小朋友到研究室的科研人员，都希望有一台无所不能的3D打印机，快速地实现自己的想法。人类创造的天赋也因此可以发挥到极致，通过3D打印生成的实物可以更有效地表述自己与众不同的想法。下面就来了解一下3D打印机是怎样做到的。2.1 3D打印的前世今生
立体快速成型技术由来已久，但3D打印算是“新人”，它是慢慢地从工业领域和人们的生活中走出来的。但要找到哪位是“3D打印之父”，还真是件不容易的事情。2.1.1 斯科特·克伦普：3D打印的缔造者图2-1 斯科特·克伦普
斯科特·克伦普（Scott Crump）是Stratasys公司的创始人，如图2-1所示。他成长于美国康涅狄格州，从小便对科技与商业的结合兴趣浓厚。1988年的一天，他决定亲手为女儿做一只玩具青蛙。这对学过机械工程、做过焊接工作的斯科特来说并不是难事。但他决定这一次来点不一样的新玩法。他把聚乙烯和烛蜡混合物装进喷胶枪，通过一层一层堆叠，做出青蛙形状。为此，他用1万美元买了一台数字制图设备，花了很多个周末待在工作室里潜心研究，以便实现制造过程的自动化。一年以后，女儿的青蛙玩具做出来了，他也获得了FDM（熔融沉积成型）技术的专利。
这是3D打印的里程碑技术。作为FDM的发明人，他创立了Stratasys公司。公司图标（Logo）如图2-2所示。Stratasys公司制造3D打印设备以及可直接根据数字数据创建实物的材料，其系统种类繁多，从经济实惠的桌面型3D打印机到大型的高级3D制造系统，应有尽有，让3D打印达到了前所未有的普及程度。图2-2 Stratasys公司的Logo
制造商可使用Stratasys 3D打印机为新产品的设计和测试创建模型和原型，并小批量地生产成品；教育工作者可使用此技术来加强对科学、工程、设计和艺术领域的研究和学习；业余爱好者和企业家则可通过Stratasys 3D打印技术让生产制造走进家庭——制作礼物、新奇礼品、定制设备及发明创造。
所有Stratasys 3D打印机均逐层堆叠制造零件。FDM技术以高可靠性和耐用性而闻名，并可挤压出纹路精细的熔融热塑性塑料，而此类塑料一旦沉积到位便立即固化。PolyJet技术以打造光滑、细致的表面而闻名，并且能够在一个零件中结合使用多种材料。
经特殊设计的Stratasys公司的3D打印材料组合堪称业界最全面的材料组合，它包括数百种PolyJet光聚合物和FDM热塑性塑料。
斯科特·克伦普在TCT Show & Personalize 2013的演讲时对3D打印给出了一个更朴实的描述。他认为，3D打印的最大优点就在于它是一个促成器，给消费者提供了一种工具，使消费者无需技能也可以制作艺术作品、珠宝、新奇玩意儿和替换零件。它将制造延伸到千家万户，无论是装饰类或功能型的物品，还是器官或几何形状的物品，都可以由消费者自己生产。消费者将拥有空前广泛的产品选择，也可以自己用3D打印产品，或者让他人代为制造。这是一个充满机会的变革时代。
随着消费市场的扩大，工业制造市场也将日益壮大。该市场分为两大细分市场——增强制造市场和替代制造市场，前者利用3D打印技术生产用于制造的工具，后者运用3D打印技术生产最终使用的产品或部件。3D打印机的使用，可以降低生产风险、提高产品收益。整个过程可由生产工程师直接完成，而简单、便捷、快速和高效也正是3D打印发展的意义所在。2.1.2 查克·赫尔与3D Systems公司
查克·赫尔（Chuck Hull），1939年5月12日出生于美国，是3D打印技术的发明者，也是3D System公司的联合创始人兼执行副总裁和首席技术官。查克·赫尔在1983年发明了SLA 3D打印技术，类似于多层印刷，由此3D打印技术也正式诞生。1986年，查克·赫尔在加州成立了3D Systems公司。2014年5月，查克·赫尔进入美国专利商标局的发明家名人堂，还获得了欧洲发明家奖提名。如图2-3所示为查克·赫尔。图2-3 查克·赫尔
查克·赫尔可以称得上是一位发明家，他获得了60多项发明专利，其中最著名的发明当属立体平板印刷（Stereo Lithography）技术，这为3D打印技术的普及铺平了道路。1982年，在紫外线设备生产商UVP公司担任副总裁的他试图将光学技术应用于快速成型领域。他尝试将一种可被紫外光固化的液态感光树脂放在一个大容器中，并在容器里放置一个可上下移动的升降平台，用来承载打印出的物体。升降平台最初与液体上表面平行，容器上方的紫外激光器射出的紫外线照射到液体表面指定的位置，将液体固化，即完成一层物体的打印；随后升降平台向下移动一层的高度（通常是0.05～0.15mm），紫外激光器用同样的方法打印另一层物体；随着升降平台的不断下移，一层一层的物体被打印出来，并最终“累积”出三维物体；从液体中将物体取出，并除掉固定在升降平台上的支持物，便可以得到和在计算机中的CAD模型相同的真实物体。赫尔发明的3D打印机如图2-4所示。图2-4 赫尔发明的3D打印机
赫尔的方法对当时的快速成型工艺而言是一个巨大的突破。一方面，它加快了制造物品的速度，体积较小、构造相对简单的物品能在几小时内就打印完成；另一方面，打印物品的体积也增大了，大多数立体平板印刷打印机能打出50cm×50cm×60cm的部件，有的机器甚
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