3D列印,或称为增材制造,是从CAD模型或数位3D模型建造三维物体的过程。这项技术能够通过各种方式在电脑控制下进行素材的沉积、结合或固化,通常是逐层进行。自1980年代以来,3D列印技术被认为仅适用于功能性或美观的原型制作,因此当时更合适的术语是「快速原型制作」。直至2019年,3D列印的精确度、重复性以及可用材料范围已大幅提升,使得某些3D列印流程被认为能够成为工业生产技术。在这样的背景下,增材制造这一术语可以与3D列印同义使用。
3D列印的一个重要优势是能够生产出非常复杂的形状或几何体,而这些在手工制作的情况下是不可行的,包括中空部件或具有内部支撑结构以减轻重量并降低材料浪费的部件。
在2020年,熔融沉积建模(FDM)成为使用最广泛的3D列印流程。随着「增材制造」这一术语在2000年代的流行,使得不同领域更自然地认识到这一技术。过去,3D列印被视为低价或低能力的机器所专属的。然而,随着B2B市场的兴起,工业界逐渐看到了它的潜力并探索如何进一步整合这项技术。
3D列印的概念可以追溯至1940年代和1950年代,当时作家穆雷·莱因斯特(Murray Leinster)在其作品《Things Pass By》中首次描述了这一概念,提到可通过扫描的方法进行塑料的即时构建。
70年代,约翰·G·戈特瓦尔德(Johannes G. Gottwald)取得了液态金属记录器的专利,这被认为是描述3D打印的早期专利之一。1980年代初期,早期的增材制造设备和材料逐渐成型,部分专利如Hideo Kodama的光敏塑料打印技术与美国的Bill Masters的计算机自动化制造系统专利,为未来的发展奠定了基础。
在1984年,查克·赫尔(Chuck Hull)获得了立体光刻(SLA)专利,这个技术后来促成了第一台商业3D列印机的面市。
随着90年代的发展,增材制造技术在金属烧结或熔化方面进一步成熟,并在工程应用上获得了更多的重视。进入2000年代后,3D列印逐渐由制造业进入民用市场,更多的人开始接触这一技术。
到2020年,许多3D列印机的品质和价格已达到让普通用户进入这个领域的水平。许多入门级的FDM打印机价格已降至200美元以下。2021年,伦敦的摩尔菲尔德眼科医院(Moorfields Eye Hospital)为一名患者提供了全球首个完全3D列印的义眼,这标志着3D列印在医疗领域的巨大潜力。
随着3D列印技术的不断演进,预计未来将在许多行业中发挥关键作用,从航空航天到医疗病人定制部件生产。
3D列印技术的广泛应用仍在不断扩展,许多新创公司也在此技术的基础上进行创新,为我们的未来制造提供更多可能性。
随着科技的发展,3D列印或许能改变我们的生活方式和生产方式,你认为未来这项技术将如何进一步变革我们的日常生活与产业结构呢?