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通過(guò)活用IT技術(shù)，如今的開(kāi)發(fā)人員可以更深入地探討產(chǎn)品設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)新的開(kāi)發(fā)。與此同時(shí)，更細(xì)致地對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證的需求也越來(lái)越多。3D打印機(jī)便是滿足這一需求的工具之一。最近，3D數(shù)據(jù)經(jīng)常在設(shè)計(jì)階段就已登場(chǎng)，利用3D打印機(jī)的情況也越來(lái)越多。

制造的最終的目的是創(chuàng)造實(shí)物。因此，設(shè)計(jì)中總會(huì)有一些在計(jì)算機(jī)上無(wú)法重現(xiàn)的現(xiàn)象，必須通過(guò)試驗(yàn)等方式加以確認(rèn)。此時(shí)，能夠在短時(shí)間、以低成本制作出試制品等實(shí)物（立體模型）的3D打印機(jī)是一個(gè)重要工具（見(jiàn)下表）。現(xiàn)在，作為制作夾具、模具及低產(chǎn)量部件的手段，3D打印機(jī)的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大。這一次，筆者就來(lái)介紹一下3D打印機(jī)的概要。

表：主要的3D打印機(jī)

層疊截面

3D打印又稱“3D積層造型”，顧名思義，是一種以截面形狀的集合體來(lái)表現(xiàn)立體模型的方法。也就是把片狀的截面形狀一層一層疊在一起，最終制成立體模型（圖1）。其造型方法多種多樣，各種方法的區(qū)別在于使用的材料和成型后處理方式的不同。

“3D打印”的名稱源于其使用噴墨打印機(jī)噴嘴的方法。與一般打印機(jī)一樣，3D打印機(jī)也是使用噴嘴制作截面形狀，有從噴嘴直接噴射立體模型材料（光硬化性樹(shù)脂、蠟），以及噴射粘合劑使粉末材料固化這兩種方法。

Objet、基恩士（KEYENCE）及Solidscape生產(chǎn)的設(shè)備以及3D Systems的“ProJet”系列等采用的是前一種方法（圖1-a）。Objet和基恩士的產(chǎn)品在打印立體模型和支撐部分（將在下一篇中介紹）時(shí)均使用光硬化型樹(shù)脂，讓紫外線（UV）燈與噴墨噴嘴同步掃描成型面，以使噴射出的樹(shù)脂硬化。Solidscape的產(chǎn)品打印立體模型和支撐部分均使用蠟。ProJet的立體模型材料使用光硬化型樹(shù)脂或蠟，支撐材料使用蠟。

而3D Systems的“ZPrinter”采用的則是后一種方法（圖1-b）。要先噴灑一層粉末材料，在需要成形的區(qū)域噴射粘結(jié)劑，使其固化粘結(jié)，在完成一層的造型后，再噴灑下一層的粉末、膠水，如此重復(fù)直至完成造型。

圖1：3D打印機(jī)的主要幾種工作方式通過(guò)將造型為截面形狀的薄片不斷層疊的方法制作立體模型。使用噴墨噴嘴的方法包括直接噴射模型材料和支撐材料的方法（a），以及向粉末材料需要造型的部分噴射粘結(jié)劑的方法（b）。直接噴射模型材料的方法使用光硬化性樹(shù)脂或蠟。使用粉末材料時(shí)，未硬化的粉末將發(fā)揮支撐作用。此外還有不使用噴墨噴嘴、利用內(nèi)置加熱器的可動(dòng)式噴嘴噴射熱可塑性樹(shù)脂的方法（c）等。

除此之外，也有不使用噴墨噴嘴的方法，那就是Stratasys采用的熔融沉積成型法（FDM）（圖1-c）。這是一種使熱可塑性樹(shù)脂從可動(dòng)式噴嘴擠出的方法，具體為，使細(xì)長(zhǎng)的線狀材料在加熱的噴嘴內(nèi)熔化，同時(shí)使噴嘴按照一定軌跡運(yùn)動(dòng)、擠出熔絲以完成造型。Solido的產(chǎn)品采用的是把涂抹了粘結(jié)劑的膜狀材料裁成截面，逐層重疊的方法。 （日經(jīng)技術(shù)在線！ 供稿）