Key word：3D打印

定義：3D打?。?DP)即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。 

  3D打印技術(shù)其實(shí)早就不是一個(gè)新鮮產(chǎn)物，但在目前貌似越來(lái)越流行了。汐檸在第一次接觸到是源于一本雜志，上頭詳細(xì)地介紹了美國(guó)利用3D打印技術(shù)可以建造房子了。

                                                              （概念圖）

2014年，1月23日，美國(guó)南加州大學(xué)教授Behrokh Khoshnevis設(shè)計(jì)打造了一臺(tái)巨型3D打印設(shè)備，該設(shè)備可以在20小時(shí)內(nèi)建造出2500平方英尺（約合232平米）的完整房屋。建造房屋的整個(gè)過(guò)程也由電腦設(shè)計(jì)，電腦控制最終也有巨大機(jī)械手臂負(fù)責(zé)施工?！癈ontour Crafting”打造的墻體結(jié)實(shí)程度，也遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝。根據(jù)測(cè)試，由“Contour Crafting”建造的房屋機(jī)構(gòu)強(qiáng)度為10000PSI（PSI，磅力每平方英寸），而傳統(tǒng)房屋墻體機(jī)構(gòu)強(qiáng)度只有3000PSI。因?yàn)檫@臺(tái)設(shè)備打造房屋時(shí)間非?？欤谧匀粸?zāi)害救援中，如果“Contour Crafting”能夠投入使用，可以在很短時(shí)間內(nèi)建造出房屋，供受災(zāi)群眾使用。

無(wú)獨(dú)有偶，近期又有一條新聞?wù)f，3D打印機(jī)能打衣服了！但3D打印出來(lái)的衣服，額，我可能并不會(huì)穿，他們真的太超前了。

像這樣：

或者這樣：

無(wú)論他們將各類(lèi)功能多么炫地展現(xiàn)在衣服上，表達(dá)情緒？能自衛(wèi)？能測(cè)試穿者的性別年齡，貼合穿著者，但對(duì)于我來(lái)說(shuō)總有些然并卵。。。我想要的衣服，它要透氣，要吸汗，要舒服好存放，輕薄，不要是塑料織物這么奇怪的……

當(dāng)然，這一3D打印服裝革命不會(huì)很快到來(lái)。你只看到模特穿得神奇，卻不知道它的成本多高。要打印一張A4大小的塑料織物，需耗時(shí)24小時(shí)左右，總的來(lái)說(shuō)，像這樣的裙子可能得花近400小時(shí)來(lái)打印。

看了這兩個(gè)例子后，讓我來(lái)告訴你一下，目前的3D打印技術(shù)到底是什么情況。

現(xiàn)狀：

1.基于材料的有限性還很難打印實(shí)物，一般用于建模，測(cè)試模型的可行性。

上圖是一臺(tái)以塑料為原材料的3D打印機(jī)，在上圖箭頭所指的塑料管中有已液化的塑料原料，當(dāng)電腦預(yù)設(shè)好要打印的模型，這臺(tái)打印機(jī)以堆疊的方式將塑料堆疊出模具的形狀。然后你可以把做好的零部件組裝起來(lái)，行成模型。

但基于原材料的問(wèn)題（3D打印機(jī)原材料一般較單一，因?yàn)橐獫M足精度，需要原料能實(shí)現(xiàn)在液態(tài)到固態(tài)等的多元轉(zhuǎn)化，如特殊的樹(shù)脂，塑料，也鮮少有用金屬做原料），一般也只能做出模型，打印不出實(shí)物，用途主要為檢測(cè)所做模型的實(shí)際可操作性。

當(dāng)然，這樣的原理也有用于教育的：

比如目前很流行的STEM教育，以及3D打印筆的形態(tài)。

（3D打印筆）

Tip:3D打印筆原料與3D打印機(jī)塑料原料一致，但不需要通過(guò)軟件控制精度，則是由人工自行繪制，用于早幼教較多，或者被其他年齡層當(dāng)玩具用。

2.要保證高精度，打印一次需要很長(zhǎng)時(shí)間。

看到這句話可能有人就要反駁了，你最上頭舉的例子，一個(gè)那么大的房子20個(gè)小時(shí)就能完工。但你要知道，房子的精度與零部件的精度要求是截然不同的。而目前使用3D打印機(jī)構(gòu)筑房子時(shí)，也難以解決房屋結(jié)構(gòu)中預(yù)先埋線，電路，水管等問(wèn)題，所以還未出現(xiàn)大批量的運(yùn)用。

而在其他零部件的建模打印中，比如上文介紹的堆疊方式，可能一個(gè)巴掌大的零件就需要打印十多個(gè)小時(shí)，雖然精確，但離批量生產(chǎn)距離還很大很大，這樣想來(lái)，很多時(shí)候用3D打印去打印東西會(huì)否有些然并卵（浪費(fèi)時(shí)間+電費(fèi)）？

目前3D打印的兩個(gè)誤區(qū)：

1.對(duì)于技術(shù)的過(guò)度癡迷，讓大家不斷“搗騰”3D打印機(jī)本身。

大家都曾聽(tīng)到一句話，羊毛出在羊身上。而目前，大家卻對(duì)于這種技術(shù)過(guò)于癡迷?？纱蛴∷俣嚷?，不是所有實(shí)物都能通過(guò)3D打印機(jī)打出來(lái)，這兩個(gè)問(wèn)題不止是出在3D打印機(jī)本身上，還有很大部分與打印材料有關(guān)。如果用來(lái)打印的材料只是樹(shù)脂與塑料，你怎么可能打印出金屬的零部件實(shí)物呢？可在材料的范疇上，公眾并沒(méi)有給予很大的關(guān)注，而“塑料織物”的衣服，塑料玩具狗卻不斷被報(bào)道?？晌覀円牟辉撌俏覀冋娴哪艽┑囊路?？！上頭那400小時(shí)打印出來(lái)的裙子，我叫個(gè)裁縫做24小時(shí)就能做出來(lái)了，真的有必要么……

2.你要做的東西真的必須用到3D打印機(jī)么？

這一點(diǎn)，在教育的范疇上被反復(fù)誤用。目前基于STEM教育（基于科學(xué)（S）技術(shù)（T）工程(E)數(shù)學(xué)(M)的新型跨學(xué)科教育理念，目的在于增進(jìn)學(xué)生的跨學(xué)科知識(shí)運(yùn)用能力，從而促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力。）的3D打印機(jī)課程層出不窮，可如果只是為了融入科技元素，需要學(xué)生編程，設(shè)計(jì)做出物品，為何選擇3D打印機(jī)這種費(fèi)時(shí)費(fèi)力的操作手段？你直接動(dòng)手制作會(huì)不會(huì)更快更方便？

而在何時(shí)需要用到3D打印機(jī)呢？在上文中也有介紹，那便是學(xué)生構(gòu)筑一種模型后，需要通過(guò)3D打印機(jī)這種高精度的方式確定模型的可操作性，在這一情況下，用3D打印機(jī)來(lái)制作物品是有必要的。那么從這一點(diǎn)看出目前很多教你做類(lèi)似“塑料狗玩具”的3D打印機(jī)課程都是然并卵……

當(dāng)然，不可否認(rèn)的是，3D打印這種新型技術(shù)是很美好的，它是一種高精度制作產(chǎn)品的手段，也是一種未來(lái)工廠的美好愿景。所有在這一領(lǐng)域努力的人們都希望未來(lái)人人家里都能有3D打印，大家能自己打印自己需要的一切工具，衣服等等等等，可從目前來(lái)看，它還只是愿望而已。

特別鳴謝本文技術(shù)指導(dǎo)：上海STEM云中心負(fù)責(zé)人 張逸中博士