3D列印,或稱為增材製造,是從CAD模型或數位3D模型建造三維物體的過程。這項技術能夠通過各種方式在電腦控制下進行素材的沉積、結合或固化,通常是逐層進行。自1980年代以來,3D列印技術被認為僅適用於功能性或美觀的原型製作,因此當時更合適的術語是「快速原型製作」。直至2019年,3D列印的精確度、重複性以及可用材料範圍已大幅提升,使得某些3D列印流程被認為能夠成為工業生產技術。在這樣的背景下,增材製造這一術語可以與3D列印同義使用。
3D列印的一個重要優勢是能夠生產出非常複雜的形狀或幾何體,而這些在手工製作的情況下是不可行的,包括中空部件或具有內部支撐結構以減輕重量並降低材料浪費的部件。
在2020年,熔融沉積建模(FDM)成為使用最廣泛的3D列印流程。隨著「增材製造」這一術語在2000年代的流行,使得不同領域更自然地認識到這一技術。過去,3D列印被視為低價或低能力的機器所專屬的。然而,隨著B2B市場的興起,工業界逐漸看到了它的潛力並探索如何進一步整合這項技術。
3D列印的概念可以追溯至1940年代和1950年代,當時作家穆雷·萊因斯特(Murray Leinster)在其作品《Things Pass By》中首次描述了這一概念,提到可通過掃描的方法進行塑料的即時構建。
70年代,約翰·G·戈特瓦爾德(Johannes G. Gottwald)取得了液態金屬記錄器的專利,這被認為是描述3D打印的早期專利之一。1980年代初期,早期的增材製造設備和材料逐漸成型,部分專利如Hideo Kodama的光敏塑料打印技術與美國的Bill Masters的計算機自動化製造系統專利,為未來的發展奠定了基礎。
在1984年,查克·赫爾(Chuck Hull)獲得了立體光刻(SLA)專利,這個技術後來促成了第一台商業3D列印機的面市。
隨著90年代的發展,增材製造技術在金屬燒結或熔化方面進一步成熟,並在工程應用上獲得了更多的重視。進入2000年代後,3D列印逐漸由製造業進入民用市場,更多的人開始接觸這一技術。
到2020年,許多3D列印機的品質和價格已達到讓普通用戶進入這個領域的水平。許多入門級的FDM打印機價格已降至200美元以下。2021年,倫敦的摩爾菲爾德眼科醫院(Moorfields Eye Hospital)為一名患者提供了全球首個完全3D列印的義眼,這標誌著3D列印在醫療領域的巨大潛力。
隨著3D列印技術的不斷演進,預計未來將在許多行業中發揮關鍵作用,從航空航天到医疗病人定制部件生產。
3D列印技術的廣泛應用仍在不斷擴展,許多新創公司也在此技術的基礎上進行創新,為我們的未來製造提供更多可能性。
隨著科技的發展,3D列印或許能改變我們的生活方式和生產方式,你認為未來這項技術將如何進一步變革我們的日常生活與產業結構呢?