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【引言】得益于硬件开源，3D打印机技术得到不断的改进，价格也一路走低。如今只需花费数千元人民币就可以购买一台桌上型3D打印机。

不需复杂的切削打磨、不需庞大的机床、不需众多的人力、你甚至不需走出公司大门，只需要一个箱子、简单几步操作，1~2小时之后就可轻松获得一个无缝立体模型件。这是笔者日前在一家公司看到的一幕，这个神奇的“箱子”就是传说中的3D打印机。

3D打印，学名为快速成型技术，也称为增材制造技术，由于参照了普通打印机的技术原理，分层加工的过程与喷墨打印十分相似，因此被形象地称为“打印机”。它通过软件将三维模型数据“切割”成若干个二维平面，再对各种材料进行高温熔化处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造过程的复杂度，天然无缝的生产方式也使产品的稳固性和连接强度远远高于传统制造。

硬件开源降低门槛

2012年底，两家3D打印机生产商美国Stratasys和以色列Objet实现了合并，成为目前世界上规模最大的3D打印解决方案提供商。除此之外，以MakerBot和Reprap为代表的厂商则在力推开源3D打印方案，允许任何人按照自己的意愿检查、复制和修改硬件。

得益于开源硬件社区的蓬勃发展，3D打印机技术得到不断的改进，价格也一路走低。两年前，Makerbot把3D打印机拉到了2,000美元以下；而如今你只需花费数千元人民币，就可以购买一台桌上型3D打印机。

目前国内的3D打印机大多是模仿美国Makerbot、Reprap等厂商的开源结构生产的，主要生产企业包括紫金立德、湖南华曙、滨湖机电、北京隆源、银邦飞而康、昆山永年、中航激光、闪铸科技、太尔时代、临界四维、先临三维、中科院广州电子、爱科实业、福斐科技、随尔激光、铭展等。

从原型打样到规模制造

笔者看到的这台3D打印机就来自本土企业闪铸科技，市场售价在6,000元人民币左右，除了喷头设计是自有专利，整个机器的结构都是参考开源结构Makerbot Replicator一代生产的。

据了解，这款名为“创造者”的桌上型3D打印机打印尺寸为225×145×150mm，打印层厚0.1mm~0.05mm可调，喷嘴直径0.4mm，运动轴速度40mm/s，喷头流速24cc/h，最高推荐喷头温度230℃，定位精度方面Z轴为0.0025mm，XY轴为0.011mm。该设备通过上位机软件ReplicatorG对打印机进行控制，软件可在Linux、Windows、OSX等不同平台使用，从SD卡或者通过USB接口控制打印，耗材为ABS、PLA材料，成品模具熔点170℃，适用于钻孔、切割等再加工工艺。

特别值得一提的是，其双喷头设计较好地解决了上一代单喷头机型无法打印悬空结构的问题，2个喷头可以分别打印模型的本体和支撑结构，比如打印空心球体，打印速度大约为24cm3/h，并且支撑结构由软件自动生成，可大大简化打印任务的设置。

该公司3D设备操作人员表示：“过去在产品原型设计初期，哪怕一点点改动都需要反复送样，整个过程可能耗时几天，自从有了这台3D打印机，产品原型的制造时间缩短到几个小时。并且，由于耗材成本不高，我们可以把更多的平面设计图纸打印成直观的实体模型，方便与客户的沟通讨论。”

作为一款尚处于摸索期的产品，“创造者”也并非完美之作。据用户反馈，这台3D打印机打印小的规则物体问题不大，但是稍微大一点的物体比如手机壳，则不管是提高温度、封闭区域、外接热源烘烤、外压金属固定都会产生四周翘起现象，造成失败或严重变形。并且这台设备的精密度并不算高，打印出来的模型外观比较粗糙，因此还不能真正实现商品制造，市场上满足成品制造要求的高精度3D打印机售价依然在200万元人民币左右。

数字化中国制造

先进制造正在成为中美电子产业的下一个竞争焦点，美国总统奥巴马在国情咨文中提出“美国制造”，号召“必须确保下一波制造业的革命诞生于美国”。3D打印无疑将对中国传统制造业带来巨大冲击，加上自身人口红利优势的消失，中国也亟需打造自己的先进制造资源池。

为此，首个中国3D打印机技术创新中心日前正式落户南京，这个中心包括3D打印应用中心、示范中心以及科普、教育、培训、加工等中心，并将引进国内外优秀人才，探索出一个3D打印技术发展模式，帮助传统产业转型升级。

南京紫金立德电子有限公司掌握着独有的LOM(薄片材料叠加工艺)3D打印技术，其产品已销往美国、德国、英国、法国等30多个国家和地区。据悉，该公司近期正在和南京师范大学杨继全教授合作，对“复杂大型金属结构件直接制造”这一3D打印最核心技术进行攻关，并已研发出样机。

另外，3D打印仅仅是数字化制造的一个组成部分。数字化制造既包括将数据转换为实物，也包括将实物转化为数据。目前市场上的3D打印机在销售时都会提供配套的三维模型数据，用户也可以在3D打印开源社区自行下载。如果想要打印更为复杂的原创设计，就需要在电脑中自行创建三维模型，3D扫描仪的问世也因此备受期待。

MakerBot公司近期在SXSW互动大会上展示了一款名为Digitizer?的3D扫描仪的原型产品，采用传统的激光和摄像头，可以快速创建三维模型。不过要想真正做到像成龙电影《十二生肖》中所描绘的那样，用3D扫描仪配合3D打印机快速复制出几可乱真的金属兽首，恐怕还需时日。

（本文原文刊载于《集成电路应用》杂志2013年第04期，转载请注明出处。）