对许多人来说，3D 打印（也称为“增材制造”）是让我们感觉自己真的生活在未来的神奇技术之一。 能够制造像假肢或功能齐全的汽车这样复杂的东西似乎仍然是一种无法解释的魔法壮举，而不是正常的技术进步。
然而，3D 打印只是在最近几年才成为主流且价格更低，但实际上（剧情转折）已有 30 年历史。 事实上，自 80 年代后期以来，工业设计师和工程师一直在可靠地使用大型且昂贵的 3D 打印机来制造飞机和汽车的原型零件。 （有关早期 3-D 打印的更多信息，请参阅认为 3-D 打印是全新的？再想想。）
为什么 3D 打印机在今天如此受欢迎？在可预见的未来，这项技术将走向何方？ 让我们先从它的过去说起。
3D打印的历史
第一台3D打印机原型机是1981年由小玉英夫博士研制出来的，他发明了一种创新的方法，利用紫外光聚合的光敏树脂逐层制作三维塑料模型。 不过，由于他没有及时提交专利要求，查尔斯·赫尔 (Charles Hull) 仅在三年后的 1984 年就提交了立体光刻 (SLA) 的第一项专利。此后几年，即 1988 年，另外两项 3-D 打印技术被授予 由得克萨斯大学的 Carl Deckard 和 Stratasys 公司的 Scott Crump 发明。
1992 年，Stratasys 开发了熔融沉积建模 (FDM)，这是目前大多数 3D 打印机使用的制造技术。 随着新技术的不断发明，3D 打印行业慢慢兴起。 由于 CAD 工具变得越来越先进和可用，增材制造变得越来越普遍。
在 2000 年代初期，3D 打印技术的一些最惊人的应用出现了，例如第一个 3D 打印假腿。 当所有专利在 2009 年进入公共领域时，3D 打印革命开始，数十家先驱公司开始投资新的雄心勃勃的项目。 更新的方法提高了效率并降低了成本，使该技术越来越成为主流。 从 2010 年到 2016 年，仅仅六年时间，3D 打印就成功地用于制造功能齐全的汽车、为太空宇航员提供营养的食品打印机，以及帮助外科医生完成极其复杂的手术。
我们今天所知道和想象的 3D 打印时代终于开始了。
价格下跌和游戏世界
3D 打印变得如此普遍的最重要原因之一是价格下降。 基础技术取得了最大的进步，低端打印机变得更加精确、高效且价格实惠。 就像个人计算技术或移动设备所发生的事情一样，3D 打印机正变得几乎每个人都买得起。 尽管它们距离成为冰箱或电视等普通家用电器还有很长的路要走，但许多中小型企业现在已经有能力买其中的一台。
大规模定制让许多初创企业能够 3D 打印他们自己的微缩模型和小雕像，以开发新的棋盘游戏。 加上通过众筹实现原本无法实现的目标的机会，许多独立公司在市场上开发并推出了他们惊人的想法。 从传统的战争游戏到更具革命性的项目，3D 打印为棋盘游戏世界的新黄金时代做出了贡献。 每天，数以百万计的精美雕刻模型、小雕像和微缩模型被批量生产和销售，为全世界的爱好者带来欢乐。
进步和新材料
3D 打印最重要的进步之一是添加了种类繁多的新材料，从而实现了广泛的应用。 印花现在可以是柔软的、有延展性的、灵活的或极其坚固的。
形状记忆聚合物 (SMP) 在受到特定刺激（例如热或压力）时，能够在变形后恢复到原来的形状。 增材制造可用于打印用于大规模人体植入的骨骼、软骨和肌肉结构。 可以逐层打印新药丸以控制药物成分，并在摄入后精确地将其释放到血液中。 3D打印甚至可以充分利用世界上最薄、最坚固、最灵活的材料：石墨烯。
然而，这项技术向前迈出的最大一步之一是采用了不太具有未来感的金属打印技术。 虽然它仍然比塑料印刷贵得多，但它的应用非常广泛（从汽车到航空航天和医疗行业，仅举几例），预计其价格在不久的将来会迅速下降。 （有关 3D 打印是什么以及它不是什么的更多信息，请查看 3D 打印机还不是复制器，但无论如何这些人都在使用它。）
革命中的革命
3-D 打印不仅仅是一场技术革命，因为它可以制造产品。 它改变了整个制造业的传统规模经济。
只需在一个相对简单的软件界面中更改数字蓝图，就可以用相同的设备生产不同的物品。 现在完全不需要装满备件的仓库，因为它们现在只存在于云端，可以在几分钟内下载到任何位置。
使用 3D 打印机开发的设计可能比传统设计复杂得多，需要的材料和制作工作更少，以及去除粗糙表面的精加工和机加工。 成品更轻，更容易运输，因此更便宜。
3-D 打印和纳米技术
增材制造已准备好与另一项惊人的技术联姻：纳米技术。 几家公司已经实施碳纳米管，通过在其细丝上涂上碳纳米管墨水来增强 3D 打印的塑料物体。 结果是更坚固、更有弹性的产品，但这只是冰山一角。
有些应用程序简直令人叹为观止。 2013 年，一群美国科学家使用含有锂离子纳米颗粒的墨水开发出一种极其高效的电池。 整个电池是 3D 打印的，只有一粒沙子那么小！ 有了这项技术，我们可以预见生产 3D 打印的柔性屏幕和电池，或者厚度不超过一个原子的涂层。
未来与挑战
3D打印无疑是上个世纪最具革命性的发明之一。 尽管仍处于早期阶段，但它注定会以某种方式改变我们生产和制造几乎所有东西的方式，从建筑到医疗保健。 然而，仍然存在一些挑战，使得这项技术还不够成熟，无法以武力夺取世界。
充分利用 3D 打印机的能力，甚至只是校准它们，仍然是一项相当复杂的任务，需要适当的培训和专门的工作人员。 并非每家公司都有资源对员工进行建模界面方面的培训。
尽管大规模生产已经成为可能，但该行业尚未准备好管理大多数当前市场（例如汽车行业）所需的数量。 3-D 打印技术在超越传统制造之前仍需要扩大规模。 我们经济的大规模转型也必然会面临某种形式的阻力。
总而言之，随着成本的下降和可用性的扩展，3D 打印机的使用将继续深入。 离增材制造无处不在的时刻越来越近了。
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