減材制造法是一種常用的制造法，即消耗材料，制造新產(chǎn)品的方法。雖然效果不錯，但減材制造法常常造成浪費，也限制了一些材料的應(yīng)用方式。為了解決這些問題，人們創(chuàng)造了3D打印。

3D打印采用的制造方法是增材制造法。它利用數(shù)字模型文件為3D打印目標建立模型，然后層層疊加目標材料，直到數(shù)字模型文件中的打印目標成型，即為一個完整的過程。如果觀察材料層，您會發(fā)現(xiàn)它們只是一層層輕薄的水平切片，但這些水平切片最終卻可以組成一個新的物體。

在本章中，您將學習3D打印的歷史，還有3D打印的基本操作方式。而本書其余章節(jié)將繼續(xù)討論現(xiàn)有各種3D打印方法和應(yīng)用，以及如何在家進行3D打印。

3D打印的歷史

我們已經(jīng)討論了原始制造法主要采用減材制造法，而不是增材制造法。20世紀80年代末，制造領(lǐng)域第一次引進了快速成型技術(shù)，并將之用于創(chuàng)造各種設(shè)計的雛形。1986年，第一個3D打印技術(shù)，即SLA（立體光固化成型法）成功申請專利。不過，值得一提的是，人們創(chuàng)造增材制造法并非是為了徹底取代減材制造法，因為在生產(chǎn)某些產(chǎn)品時，減材制造法的效果比增材制造法更好，甚至同時采用這兩種方法能夠降低制造成本。

隨著SLA3D打印機成功問世，其它技術(shù)也隨之浮出水面，例如，分層實體制造技術(shù)（LOM），彈道微粒制造技術(shù)（BPM），三維打印技術(shù)，光掩膜技術(shù)（SGC）等等。然而，直到20世紀90年代末和本世紀初，這些機器才真正投入使用。一方面，當時市場上有各種高端且昂貴的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可為珠寶，醫(yī)療和航天等領(lǐng)域制造各種復(fù)雜，高度工程化和高價值的部件。另一方面，當時還有更易使用和成本更低廉的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)最后演化成了人們在家中使用的桌面機型。

21世紀初，3D打印領(lǐng)域競爭激烈。所有3D打印機制造商都爭著做出最好的3D打印機，即精度更高，速度更快和質(zhì)量更好。他們希望能在2007年內(nèi)用盡可能最低的成本做出3D打印機，而當時最便宜的機型需一萬美金左右。這些致力于3D打印技術(shù)的公司都知道如此昂貴的價格是遠遠難以在市場的，他們必須至少降低一半的價格才能為普通消費者所接受。終于在2009年1月，第一臺家庭3D打印機成功面世。

盡管如此，直到2012年，家庭3D打印才有了一些真正的發(fā)展。現(xiàn)在市場上有各種各樣的設(shè)備和技術(shù)供消費者選擇。有些人甚至稱之為一場革命，因為它對工業(yè)和家庭應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的影響。更贊的是，3D打印所顯露的潛力只是冰山一角，要想將之全部展現(xiàn)在人們面前仍有很長的路要走。3D打印到底能達到什么程度呢？讓我們拭目以待！

3D打印是如何作業(yè)的？

3D打印過程會因為使用不同的打印機，打印材料和打印技術(shù)的而各不相同。在下一章，我們將對此作具體討論。而現(xiàn)在，我們將介紹3D打印的基本過程。

創(chuàng)造您的設(shè)計

在考慮使用3D打印機之前，首先您必須知道您想要創(chuàng)造什么。為此，您需要CAD，即計算機輔助設(shè)計軟件。然后，您就可以掃描或創(chuàng)建一個現(xiàn)有物體或用3D建模程序為您自己的設(shè)計建模。生成數(shù)字模型文件后，打印機就可以打印出您的設(shè)計。

準備數(shù)字模型文件

您的設(shè)備將為您完成這項步驟。3D建模程序會將設(shè)計圖片切分成數(shù)以百計，甚至數(shù)以千計的薄片。一旦這些切片組合在一起，您的設(shè)計就成型了。

最終產(chǎn)品

一旦將材料放入打印機，它就會開始打印您的設(shè)計。最終產(chǎn)品會和3D模型一模一樣。通過電腦控制把打印材料一層一層疊加在一起，直到最終將計算機上的藍圖變成您想要的實物，方為一個完整的過程。因為每一層切片都和上一層切片合為一體，所以由這些切片共同構(gòu)成的最終產(chǎn)品所擁有的體積已經(jīng)不能更小了。