3D打印文献综述
摘要：3D打印是一种快速成形技术，它以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体。3D打印技术，涉及信息技术、材料科学、精密机械等多个方面，该技术已逐步投入到工业应用。本文从文献研究入手，介绍3D打印机的原理和技术，几种常见的3D打印方法以及在各领域的应用和出现的产品；最后讨论了目前3D打印应用的前景、优势和不足。
关键词：3D打印；3D打印原理；3D打印种类；3D打印应用
一、3D打印
3D打印（3D printing）是快速成型技术的一种，也称为增材制造技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。快速成型技术诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术。3D打印技术被认为是“第三次工业革命的重要生产工具”，早在20世纪90年代中期就已出现，但由于价格昂贵，技术不成熟，早期并没有得到推广普及。经过20多年的发展，该技术已更加娴熟、精确，且价格有所降低。
二、3D打印原理和过程
“3D打印”的原理和喷墨打印机类似，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制采用分层加工，叠加成型的方式来“造型”，会将设计产品分为若干薄层，每次用原材料生成一个薄层，每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散，然后是喷洒一层均匀的粉末。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用，加工过程仅需确定所需塑料、树脂、金属等物料，材料耗费仅相当于传统制造的十分之一，而误差可轻易控制到0.1mm之内。3D打印是一种直接数字化制造技术，是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它无需生产线，亦可制造那些常规方法无法生产的奇形怪状的零件。
3D打印主要分为四个步骤：建模、切片、打印和后处理。
各步骤简要介绍如下：
? 三维建模
通过Pro/E或其他三维绘图软件建立该零部件实体模型，保存成相应的格式，以便导入到打印机中。通常设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。 2、切片
由于描述方式的差异，3D打印机并不能直接操作3D模型。当3D模型输入到电脑中以后，需要通过打印机配备的专业软件来进一步处理，即将模型切分成一层层的薄片，每个薄片的厚度由喷涂材料的属性和打印机的规格决定。 3、打印
由打印机将打印耗材逐层喷涂或熔结到二维空间中，先喷一层胶水，然后在上面撒一层粉末，如此反复；或是通过高能激光融化合金材料，一层一层地熔结成模型。
4、后期处理
模型打印完成后一般都会有毛刺或是粗糙的截面。这时需要对模型进行后期加工，如固化处理、剥离、修整、上色等等，才能最终完成所需要的模型的制作。
三、3D打印材料
在3D打印领域，材料是技术的核心之一，可以使用很多种材料，如陶瓷、钢化玻璃、石膏、无机粉料、ABS塑料、PLA(聚乳酸尼龙、玻璃填充聚胺、光固化材料、银、钛、钢、蜡、干膜和聚碳酸脂等。目前打印出来的材料以ABS(热塑料）和树脂为主，材质在机器内 “熔化”，通过不同比例的材料混合，可以产生出将近120种软硬不同的新材料。
1.工程塑料：指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、
耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。
⑴PC材料，是真正的热塑性材料，具备工程塑料的所有特性。高强度，耐高温，抗冲击，抗弯曲，可以作为最终零部件使用，应用于交通工具及家电行业。 ⑵ PC-ISO材料，是一种通过医学卫生认证的热塑性材料，广泛应用于药品及医疗器械行业，可以用于手术模拟，颅骨修复，牙科等专业领域。
⑶PC-ABS材料，是一种应用最广泛的热塑性工程塑料，应用于汽车，家电及通信行业。
2.光敏树脂：即是UV树脂，由聚合物单体与预聚体组成，其中加有光（紫外光）引发剂（或称为光敏剂）。在一定波长的紫外光（250-300纳米）照射下立刻引起聚合反应完成固化。一般为液态，一般用于制作高强度、耐高温、防水等的材料。 ⑴Somos 19120材料为粉红色材质，铸造专用材料。成型后直接代替精密铸造的蜡膜原型，避免开模具的风险，能缩短周期。 拥有低留灰烬和高精度等特点。 ⑵ Somos 11122材料为半透明材质，类ABS材料。抛光后能做到近似透明的艺术效果。此种材料广泛用于医学研究、工艺品制作和工业设计等行业。
⑶Somos Next材料为白色材质，类PC新材料，材料韧性较好，精度和表面质量更佳，制作的部件拥有最先进的刚性和韧性结合。
另外3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。
四、3D打印技术
3D打印的技术主要包括SLA、FDM、SLS、LOM等工艺，简要介绍如下： 1.SLA技术
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