3D打印原理
使用3D打印機就像打印一封信：輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數字文件便被傳送到一臺噴墨打印機上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在3D打印時，軟件通過電腦輔助設計技術（CAD）完成一系列數字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，后者會將連續的薄型層面堆疊起來，直到一個固態物體成型。3D打印機與傳統打印機最大的區別在于它使用的“墨水”是實實在在的原材料。 

堆疊薄層的形式有多種多樣。有些3D打印機使用“噴墨”的方式。例如，一家名為Objet的以色列3D打印機公司使用打印機噴頭將一層極薄的液態塑料物質 噴涂在鑄模托盤上，此涂層然后被置于紫外線下進行處理。之后鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆疊上來。另外一家總部位于美國明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一種叫做“熔積成型”的技術，整個流程是在噴頭內熔化塑料，然后通過沉積塑料纖維的方式才形成薄層。

還有一些系統使用粉末微粒作為打印介質。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤上形成一層極薄的粉末層，然后由噴出的液態粘合劑進行固化。它也可以使用一種叫做“激光燒結”的技術熔鑄成指定形狀。這也正是德國EOS公司在其疊加工藝制造機上使用的技術。而瑞士的ARCam公司則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒。以上提到的這些僅僅是許多成型方式中的一部分。

當遇到包含孔洞及懸臂這樣的復雜結構時，介質中就需要加入凝膠劑或其他物質以提供支撐或用來占據空間。這部分粉末不會被熔鑄，最后只需用水或氣流沖洗掉支 撐物便可形成孔隙。如今可用于打印的介質種類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質。有些打印機還能結合不同介質，令打印出來的物體一頭堅硬而另 一頭柔軟。

科學家們正在利用3D打印機制造諸如皮膚、肌肉和血管片段等簡單的活體組織，很有可能將有一天我們能夠制造出像腎臟、肝臟甚至心臟這樣的大型人體器官。如 果生物打印機能夠使用病人自身的干細胞，那么器官移植后的排異反應將會減少。人們也可以打印食品，比如康奈爾大學的科學家們已經成功打印出了杯形蛋糕。幾 乎所有人都相信，食品界的殺手級應用將是能夠打印巧克力的機器。

3D打印的發展前景
3D打印被用作《經濟學人》雜志封面，主題為《看制造業新技術如何改變世界》，詳細介紹了3D打印的歷史和發展，可見人們對于3D打印成為一項可以改變世界的影響力日益關注。回顧2011年，3D打印市場并購整合成為主流，業內主流3D打印公司完成了大規模收購，建立未來3D打印全方位服務平臺，以拓展更廣的用戶與合作伙伴群及聯合研發更多適合市場推廣的產品。

而3D打印的價值體現在想象力馳騁的各個領域，3D打印正讓“天馬行空”轉變為“腳踏實地”的可能，人們利用3D打印為自己所在的領域貼上了個性化的標簽。人們紛紛展示了如何3D打印馬鈴薯、巧克力、小鎮模型，甚至擴展到用3D打印汽車和飛機。3D打印行業的發展猶如其定義本身，始終凸顯著“創新突破”這一關鍵特質。

創新突破1：3D打印應用領域擴展延伸
3D打印的優勢在2011年被充分應用于生物醫藥領域，利用3D打印進行生物組織直接打印的概念日益受到推崇。比較典型的包括Open3DP創新小組宣布3D打印在打印骨骼組織上的應用獲得成功，利用3D打印技術制造人類骨骼組織的技術已經成熟；哈佛大學醫學院的一個研究小組則成功研制了一款可以實現生物細胞打印的設備；另外，3D打印人體器官的嘗試也正在研究中。

隨著3D打印材料的多樣化發展以及打印技術的革新，3D打印不僅在傳統的制造行業體現出非凡的發展潛力，同時其魅力更延伸至食品制造、服裝奢侈品、影視傳媒以及教育等多個與人們生活息息相關的領域。

創新突破2：3D打印速度、尺寸及技術日新月異
在速度突破上，2011年，個人使用3D打印機的速度已突破了送絲速度300mm每秒的極限，達到350mm每秒。在體積突破上，3D打印機體積為適合不同行業的需求，也呈現“輕盈”和“大尺寸”的多樣化選擇。目前已有多款適合辦公室打印的小巧3D打印機，并在不斷挑戰“輕盈”極限，為未來進入家庭奠定基礎。

在Vienna University of Technology的一個研究項目中，該團隊設計了迄今為止世界上最小的3D打印設備，并且降低了打印設備的制造成本，也有望未來進駐家庭。 在“大尺寸”領域，在德國的3D打印公司發布了4000x2000x1000mm尺寸的3D打印機，該款大尺寸3D打印機使打印大尺寸部件一次成型成為可能。

3D打印技術日新月異，在2011年Lexus對外發布了新3D打印技術，該技術基于高科技循環編織技術，使用激光進行3D打印， 能夠以編織的方式制作復雜的3D模型。

利用3D打印技術改善藝術及生活的例子屢見不鮮。例如荷蘭時尚設計師IRIS van Herpen 展示了它的服裝設計作品，這些服裝作品全部使用3D打印機一次成型。通過3D打印技術制造的服裝，突破了傳統服裝剪裁的限制，幫助設計師完整地展現其靈感。而在Cornell大學的一個項目中，研究團隊制造了一臺3D打印機用于打印食物，展現了烹調的獨特方式。其優勢在于能夠精確控制食物內部材料分布和結構，將原本需要經驗和技術的精細烹調轉換為電子屏幕前的簡單設計。

創新突破3：設計平臺革新
基于3D打印民用化普及的趨勢，3D打印的設計平臺正從專業設計軟件向簡單設計應用發展，其中比較成熟的平臺有基于WEB的3D設計平臺——3D Tin，另外，微軟、谷歌以及其他軟件行業巨頭也相繼推出了基于各種開放平臺的3D打印應用，大大降低了3D設計的門檻，甚至有的應用已經可以讓普通用戶通過類似玩樂高積木的方式設計3D模型。

最新研究成果
據國外媒體報道，3D打印機曾用于制造一些機械零部件和小玩具，但是目前，美國弗吉尼亞大學工程系的研究人員采用最新的3D打印技術制造了一架無人飛機，機翼寬6.5英尺（約合1.9米），巡航時速達到45英里（約合72千米）。

這個飛機是由美國弗吉尼亞大學工程系學生研制的，它的機翼寬6.5英尺，是由打印零件裝配構成。今年8月和9月初，研究小組在弗吉尼亞州米爾頓機場附近進行了4次飛行測試，這是迄今第三架用于建造飛行的3D打印飛機，巡航速度可達到45英里/小時。

美國弗吉尼亞大學工程師大衛-舍弗爾稱，3D打印技術現已證實是應用于教導學生的一種寶貴工具。據悉，他和工程系學生史蒂芬-伊絲特和喬納森-圖曼共同建造這架3D飛機。

舍弗爾稱，五年前為了設計建造一個塑料渦輪風扇發動機需要兩年時間，成本大約25萬美元。但是使用3D技術，我們設計和建造這架3D飛機僅用4個月時間，成本大約2000美元。這將創建一個前所未有的飛行教學平臺。

問題與瓶頸
3D打印機帶來的變革不僅僅是正面的，還有負面的，不過不必太過擔心，人類的發展總是伴隨著雙刃寶劍披荊斬浪沖刺前進的。如果我們抱著全是消極的態度只“堵”不“疏”，那么社會與技術就不會發展，“人類一犯愁，上帝會發笑”，何必自我煩惱，先讓我們歷數這個制造利器所帶來的負面作用吧（按危害順序及目前技術上實現的可能性排列）。

1.安全隱患：前不久一個狂人的大膽想象用3D打印機去制造實踐，著實讓人大大捏了一把冷汗，槍械機件的數碼模型十分容易傳播的÷，也許一個.STL文件帶上U盤就能讓萬能制造機吞吐出極具殺傷性武器，這一點真希望3D打印機不要那么萬能啊。

2.盜版問題：萬能的拷貝和萬能的復制功能讓靠智慧吃飯的人士再次擔憂，從信息共享時代就吃盡苦頭的創作人士找了好久才摸索到了盈利機制，如今3D來了，新形勢下，人們再次將面臨新的版權問題。呵呵，也許利好電子錢包的發展－－因為彩色復印機解決不了的防偽問題，3D打印輕而易舉就“打印”實現了。

3.資源消耗增加，環境問題：環境保護者要特別頭痛了，在自由想像與創造欲望的驅動下，隨心所欲地涂鴉將帶來災難性的后果，耗材廠商要樂了，而模型設計軟件將分支出與結構優化與耗材壓縮相關的數學模型，盡可能減少材料使用但能強化結構。

4.道德與倫理：2D平面時代，偷拍、艷照已經足夠令人恐慌，如今3D時代來臨，在港產3D情欲影片的引領下，人們更應當做好屏蔽與自我保護，偷透掃、偷拍、平面照片直接轉為3D等高科技的民用化將讓人們防不勝防－－透視掃描一個人體簡直就是秒殺，這不，前階段機場透視安檢引起的個人隱私問題已招人反對，應當憂慮，打印人像嫁接PS（PrintingShop）不雅照成為網購熱賣，一個電子郵件就能傳播出一具具某明星臉的充氣娃娃做宅男閨蜜的現象出現。

5.設計海洋：創意疲勞將很快出現，信馬由韁積極濫造，前仆后繼地個性化展示反而讓人們有了新的審美需求，類似谷歌那樣的信息海洋指南必將出現，幫助人們搜尋出最實用符合要求的產品。某種程度的“審美倒退”其實是對優秀設計有了更高需求－－人們反而更加注重簡約性和實用性結合的設計，尤其功能與巧思絕妙結合設計的商品更能得到關注，人們愿意為此付錢。這與2D時代誰都能照相，但取材與視點絕對需要天賦，一個道理。

6.怪異變造人或人造人出現：人獸更加難辨、雌雄更加難分。醫學上往有益應用，比如像醫學修復、整形，骨植、義肢等等無疑能幫助人們擺脫疾病與殘疾的困擾。但邪惡的想象一定會讓人類生出惡魔的翅膀，打印出零件組合成功能模塊，結合核心驅動或智能芯片，鋼鐵俠絕不會是科幻影片主角。當優秀自然的人種成為稀缺，星球變成阿凡達，人之發膚，受之父母，你愿意選擇哪種？

7.動物的浩劫，是進化還是毀滅？也許上面的第6點在人類方面有所收斂，但在動物身上一定變本加厲地出現，邪惡的動物變造－－把動物變成人類，超越人類，人類社會若果進入猿人星球，是3D時代的生態？

8.打印食品，是更加可口富于營養還是破壞口味，這是蘿卜青菜各有所需的問題，反正大多數人是不會選擇吃打印成蟑螂、老鼠的美味食品。

9.果然是先有盾再有矛，白領痛恨的殺手“打卡機”將掃進歷史垃圾，無論是掌紋、虹膜、眼底還是面部識別都將被3D打印這只“利矛”逐一破解。

10.藝術品收藏：先善意提醒各位，當贗品泛濫充斥時、真品就彌顯珍貴了，趁現在高位收藏還來得及。3D打印讓文物制造者有了更好的工具。舉例說：油畫耗材的出現，只要做油畫表面的精細掃描，輕易就能一比一打印出一件藝術品。有人也許從各種角度反駁，你應當考慮這種可能性，也許在某一個角落，就已經有人已經調好顏料，打算用電子商場買來的2D噴墨打印機逐層細打實現以上所設想的。

主要代表品牌
Stratasys、3D Systems、Objet、Z Corporation等等。