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1701073239 3D打印机到现在也还是很昂贵,有的价格超过了百万美元,虽然我们已经有了3D Systems、Stratasys和Z Corp这几家产销世界的3D打印机领先厂商,到2000年,全球可能也只卖出了不到1 000台打印机,3D打印机的销售总收入也只有在2009年超过了十亿美元。不过,2000~2009年这十年期间,3D打印出现了几项重大的革新,让3D打印能打印出的东西变得更吸引人,价格也变得比之前更低。
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1701073241 首先,3D打印金属变得更普遍了。正如我之前强调的,世界上的大部分东西都是用金属零件制造的,金属的3D打印尤为重要。2002年,Arcam公司推出了电子光束溶解法(Electron Beam Melting,EBM)技术,是利用高速电子动能作为热源来熔炼金属的冶金过程,是目前被普遍应用于3D打印机技术中的一种快速制造工艺[普通的电子束成型技术跟选择性激光烧结技术(SLS)类似,只是用高能电子束代替了激光来烧结铺在工作台的金属粉末]。
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1701073243 同年,密歇根州的精密光学制造公司(POM)开始销售基于直接金属沉积技术(DMD)的机器。2007年,加拿大的Accufusion公司在推出了自己版本的LENS技术,称为激光整合(LC)。
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1701073245 2009年,美国Sciaky公司推出了电子束直接制造(Electron Beam Direct Manufacturing,EBDM)技术,并在2014开始销售打印钛部件的巨型金属打印机。
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1701073247 这项发明跟Sciaky公司1996年发明的电子束增材制造(Electron Beam Additive Manufacturing,EBAM)技术密切相关,它类似于SLS技术,不同的是,它是在真空环境下用极高的温度(1 000摄氏度)处理金属粉末的。EBDM技术的特别之处还在于,它将打印材料直接送进打印头,用电子束直接在机头熔融并打印,可以说是一滴一滴地打印金属物品,既节省原材料,又降低了打印成本。
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1701073249 其次,多种材料的同时打印以及电子电路的打印成为可能。
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1701073251 2008年,以色列的Objet Geometries公司推出了“聚合物喷射”(PolyJet)技术,这种技术可以将不同的材料打印在同一零件上。因为PolyJet技术喷射的不是黏合剂而是聚合成型材料,支持多种型号(多种颜色)材料同时喷射。
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1701073253 对3D打印机来说,电子电路是另一个比较难的应用。1999年,美国国防部高级研究计划署(DARPA)推出了“中等尺度集成电子成型制造”(Mesoscale Integrated Conformal Electronics,MICE)项目,最终创造了一个通常被称为“直接写入”(directwrite)的技术,彻底改变了电子元件的打印。
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1701073255 2004年,新墨西哥州的Optomec公司用“直接写入”技术开发了气溶胶喷射(AerosolJet)技术,能够将导电元件打印在已经制造出的物件上。2009年,富士公司也携基于墨盒的材料印刷机(Dimatix Materials Printer,DMP)进入电子元件打印市场,它跟气溶胶喷射技术非常相似。
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1701073257 当然,3D打印机肯定还无法与英特尔和富士康高端、复杂的大工厂相提并论,但有时你只想将电子传感器嵌入到某个物体中,把它变得“智能”起来,这时3D打印就非常有用了。这在2004年还很罕见,但未来几年内,3D打印“智能物体”就会变得更可行也更吸引人。
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1701073259 最后,“云3D打印”以及RepRap开源项目让3D打印变得更便宜了。
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1701073261 2002年,德国的EnvisionTec公司开始销售其使用了新技术的perfactory3D打印机。EnvisionTec使用的技术原理与立体光刻类似,只不过它是用DLP投影机对树脂进行紫外线照射,这大大降低了打印成本。DLP和SLA打印机有时也被称为“树脂3D打印机”[1987年,得州仪器公司的拉里·霍恩贝克(Larry Hornbeck)发明了数字光处理(Digital Light Processing,DLP)技术,一种高分辨率的视频投影系统。1997年,一家名为数字投影Digital Projection的公司推出了第一台基于DLP技术的视频投影机]。
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1701073263 2007年,爱尔兰的Mcor公司基于选择性沉积层压(Selective Deposition Lamination,SDL)技术推出了Matrix打印机,也是以纸张为基础的打印技术的一种,但它是用普通纸作为打印材料,也让打印成本下降很多。
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1701073265 在业内尝试开发降低打印成本的廉价打印机的同时,“云3D打印”出现了。
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1701073267 比利时的Materialise公司是为3D打印机提供软件支持的公司之一,它在2000年就开始为任何使用它们的软件建立3D模型的用户提供打印服务,也就是说,你不需要自己购买打印机,只要把模型发给他们,他们就会为你打印。Materialise公司的印刷中心现在有100多台打印机(SLS、SLA、FDM等各种类型),每年为全欧洲客户打印一百万件产品,是世界上最大的3D打印场所之一。
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1701073269 所有这些都推动了3D打印技术的发展,虽然3D打印仍然被大公司和大的研究实验室所掌握,但制造价格更便宜的打印机的可能性越来越大了。这一时期,中小型企业的动机仍然很低:为什么要投入这么大的人力物力,还要与市场上这么多专利(专有)机竞争?在这里,“专有”这个词是很重要的:每个公司都有自己的技术,并没有与他人分享。
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1701073271 在3D打印技术的发明史上,除了麻省理工学院的3D喷墨技术,其他大学的身影非常少见。这种情况在2005年有了改变,巴斯大学(University of Bath)的阿德里安·鲍耶(Adrian Bowyer)推出了一个开源的3D打印机项目,名为RepRap,用来研发一台可以自我复制的3D打印机。
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1701073273 2008年,阿德里安·鲍耶创造了历史,他的达尔文机(Darwin machine)复制了自己本身(能够打印出大部分其自身组件,RepRap自我复制的!),RepRap是(replicating rapid prototyper)的缩写,这原型机从软件到硬件各种资料都是免费和开源的。更重要的一点是,2008年的这台机器是基于FDM技术的,是第一台低成本的3D打印机。
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1701073275 如果说苹果公司1984年推出的麦金塔电脑(Macintosh)创造了台式电脑,那么RepRap就创造了台式3D打印。又因为一切在RepRap都是开源的,Bowyer实际上引领了3D打印的开源运动。
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1701073277 在软件分享方面,2008年,MakerBot公司在纽约推出了网站Thingiverse,爱好者可以用它免费下载和分享3D模型。另外,飞利浦的子公司Shapeways(在荷兰)推出了一个3D模型的线上市场。Shapeways公司的用户可以设计一款产品,并将能对它进行3D打印的数字文件上传到网上,Shapeways负责让它变成实体产品并邮寄给用户。
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1701073279 2009年,BitsFromBytes(2010年被3D Systems收购)在英国推出了RapMan,它是在RepRap基础上,让爱好者们在家“DIY”3D打印机的一套自行组装工具包。几个月后,MakerBot公司推出了更受欢迎的组装工具包CupCake,这是第一台在市场上销售的以RepRap为基础的3D打印机,虽然还并不是成品,还需要用户在家里进行组装。
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1701073281 RepRap推广了3D打印技术,也让更多人能负担得起,这样的项目带来了一场革命。可以说,RepRap带来了3D打印的“民主化”进程,如今,RepRap仍然是世界各地的“创客”们使用最广泛的3D打印机。
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1701073283 BitsFromBytes也在2010年推出了一个组合型的3D打印机,即BFB 3000;MakerBot也从2012年开始推出了Replicator等一系列消费者可负担得起的打印机。至今,RepRap项目仍然是3D打印界灵感的主要来源。比如,2011年纽约的Solidoodle公司推出了700美元的消费级3D打印机,也是基于RepRap的打印机,不过是预组装好的。
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1701073285 2012年,一个来自捷克的21岁的学生约瑟夫(Josef Prusa)制造了另一台基于RepRap技术,但可以自我克隆的预组装版打印机Prusa I3。和众筹网站Kickstarter等联手,RepRap带来了3D打印机的迅猛发展。
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1701073287 当然,也有对RepRap表示不甚满意的科学家们开始另辟蹊径,2011年,一些荷兰科学家就开发了一项和RepRap竞争的开源项目Ultimaker,很快成了另一家提供全套3D打印机自组装工具包的创业公司(2012年,它开发出了一台完全组装好的打印机)。
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