3d打印机的发展简史

3D打印思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。3D打印是科技融合体模型中最新的高“维度”的体现之一，中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。
19世纪末，美国研究出了的照相雕塑和地貌成形技术，随后产生了打印技术的3D打印核心制造思想。
20世纪80年代以前，三维打印机数量很少，大多集中在“科学怪人”和电子产品爱好者手中。主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。甚至有汽车专家打印出了汽车零部件，然后根据塑料模型去订制真正市面上买到的零部件。
1979年，美国科学家RF Housholder获得类似“快速成型”技术的专利，但没有被商业化。
20世纪80年代已有雏形，其学名为“快速成型”。20世纪80年代中期，SLS被在美国得克萨斯州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利，项目由DARPA赞助的。
到20世纪80年代后期，美国科学家发明了一种可打印出三维效果的打印机，并已将其成功推向市场，3D打印技术发展成熟并被广泛应用。普通打印机能打印一些报告等平面纸张资料。而这种最新发明的打印机，它不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。未来3D打印机的应用将会更加广泛。
1995年，麻省理工创造了“三维打印”一词，当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末状的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。
2003年以来三维打印机的销售逐渐扩大，价格也开始下降。 家用3D打印机
德国发布了一款迄今为止最高速的纳米级别微型3d打印机——Photonic Professional GT。 这款Photonic Professional GT 3D打印机，能制作纳米级别的微型结构，以最高的分辨率，快速的打印宽度，打印出不超过人类头发直径的三维物体。
最小的3D打印机
世上最小的3D打印机来自维也纳技术大学，由其化学研究员和机械工程师研制。这款迷你3D打印机只有大装牛奶盒大小，重量约3.3磅（约1.5公斤），造价1200欧元（约1.1万元人民币）。相比于其他的打印技术，这款3D打印机的成本大大降低。研发人员还在对打印机进行材料和技术的进一步实验，希望能够早日面世。
最大的3D打印机
华中科技大学史玉升科研团队经过十多年努力，实现重大突破，研发出全球最大的“3D打印机”。这一“3D打印机”可加工零件长宽最大尺寸均达到1.2米。从理论上说，只要长宽尺寸小于1.2米的零件（高度无需限制），都可通过这部机器“打印”出来。这项技术将复杂的零件制造变为简单的由下至上的二维叠加，大大降低了设计与制造的复杂度，让一些传统方式无法加工的奇异结构制造变得快捷，一些复杂铸件的生产由传统的3个月缩短到10天左右。
大连理工大学参与研发的最大加工尺寸达1.8米的世界最大激光3D打印机进入调试阶段，其采用“轮廓线扫描”的独特技术路线，可以制作大型工业样件及结构复杂的铸造模具。这种基于“轮廓失效”的激光三维打印方法已获得两项国家发明专利。该激光3D打印机只需打印零件每一层的轮廓线，使轮廓线上砂子的覆膜树脂碳化失效，再按照常规方法在180℃加热炉内将打印过的砂子加热固化和后处理剥离，就可以得到原型件或铸模。这种打印方法的加工时间与零件的表面积成正比，大大提升打印效率，打印速度可达到一般3D打印的5—15倍。
彩印3D打印机
2013年5月上市了这种类型的3D打印机新产品“ProJet x60”系列。ProJet品牌主要有四种造型方法的装置。其余三种均是使用光硬化性树脂的类型，包括用激光硬化光硬化性树脂液面的类型、从喷嘴喷出光硬化性树脂后照射光进行硬化的类型（这种类型的造型材料还可以使用蜡）、向薄膜上的光硬化性树脂照射经过掩模的光的类型。高端机型ProJet 660Pro和ProJet 860Pro可以使用CMYK（青色、洋红、黄色、黑色）4种颜色的粘合剂，实现600万色以上的颜色ProJet 260C和ProJet 460Plus使用CMY三种颜色的粘合剂）。
3D打印机器人
2013年11月23日，西安电子科技大学展出3D打印机器人，这是一台远程体感控制服务机器人，最主要的功能是照顾老人。很多老人行动不便，有了机器人助手，只要对着摄像头做出手势，机器人就能模仿动作去做家务。

1.19世纪末，美国研究出了的照相雕塑和地貌成形技术，随后产生了打印技术的3D打印核心制造思想。

2.20世纪80年代以前，三维打印机数量很少，大多集中在“科学怪人”和电子产品爱好者手中。主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。甚至有汽车专家打印出了汽车零部件，然后根据塑料模型去订制真正市面上买到的零部件。

3.1979年，美国科学家RF Housholder获得类似“快速成型”技术的专利，但没有被商业化。

4.到20世纪80年代后期，美国科学家发明了一种可打印出三维效果的打印机，并已将其成功推向市场，3D打印技术发展成熟并被广泛应用。普通打印机能打印一些报告等平面纸张资料。而这种最新发明的打印机，它不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。

1.3D打印机是一种可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，属于工业机器人的一种，不仅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状。

2.3D打印技术过去常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，这项技术正在普及。

3.它的原理是：把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。打印出的产品，可以即时使用，通过3D打印机也可以打印出食物。

4.3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另 一头柔软。

伴随着内燃机，发电机的使用，人类历史在19世纪60年代进入了第二次工业革命，作为人类近代历史最重要的篇章，这个时代也直接影响了现代世界技术格局，为了满足科研探索和产品设计的需求，3D打印技术就是在这个时代开始进入萌芽阶段。

萌芽期
萌芽期——（1860年——1940年 ）近代史
1860年，法国人FrançoisWillème首次设计出一种多角度成像的方法获取物体的三维图像。这种技术叫做照相雕塑（Photosculpture），将24台照相机围成360度的圆同时进行拍摄，然后用与切割机相连接的比例绘图仪绘制模型轮廓。

1892年，Joseph Blanther发明了用蜡板层叠的方法制作等高线地形图的技术。通过在一系列蜡板上压印地形等高线，然后切割蜡板，将其层层堆叠之后，进行平滑处理。

1940年，perera提出了新的改进方法，他提出可以沿等高线轮廓切割硬纸板然后层叠成型制作三维地形图的方法。
那，这时的我们在做什么，伴随着鸦片战争的发生，清朝正式卷入了近代史的洪流中，纵观历史进程，中国的近代史就是一场侵略与抗争史，面对现状，清政府也正式开始向西方学习，在1861年，设立了总理各国事务的衙门，洋务派发起了洋务运动，引进西方先进的科学技术来武装自己，但是传统的封建制度的限制，让“自强”和“求富”都以失败告终。一直到新民主主义的发生，中国的近代史才逐渐开始恢复生机。

雏形期——（1940——1986年）STL文件格式的应用
1972年，Matsubara在纸板层叠技术的基础上首先提出可以尝试使用光固化材料，这样的方法适用于制作传统工艺难以加工的曲面。
1977年，Swainson提出可以通过激光选择性照射光敏聚合物的方法直接制造立体模型，与此同时，Battelle实验室的Schwerzel也开展了类似的研究工作。

1979年，日本东京大学生产技术研究所的中川威雄教授发明了叠层模型造型法

1980年，日本人小玉秀男又提出了光造型法。

1981年，名古屋市工业研究所的Hideo Kodama发明了利用光固化聚合物的三维模型增材制造方法。

虽然日本人研究出3D打印的一些方法，但是此后20多年的时间里，把这些科学方法转化为实际用途的都是美国人。
1984年美国人查尔斯·胡尔（Charles W.Hull）发明了SLA（Stereo Lithography Appearance），即立体平板印刷技术。原理：用光来催化光敏树脂，然后成型。

1986年胡尔成立了3D Systems公司，研发了STL文件格式。将CAD模型进行三角化处理，成为CAD/CAM系统接口文件格式的工业标准之一。后人把胡尔成为“3D打印技术之父”。

这时候的中国正处于一个特殊时期，首要任务主要是恢复战后经济，维护国家稳定，在恢复高考之后，越来越多的人开始接触到世界上的技术动态，1986年，许小曙博士远赴美国求学，先后加入美国海军焊接研究所和全球最大的3D打印公司3D Systems，担任技术总监，领衔研发了对制造业有革命性影响的SLS技术。
有人说过，工业革命是上个时代的思想，这个时代的研发，下个时代的应用，3D打印技术也是如此，度过了萌芽期和雏形期的100多年的发展，如今的3D打印技术又到底走到了哪一步？中国在前100多年间一直没有参与到3D打印发展的技术浪潮中来，如今又在3D打印技术当中扮演什么样的角色呢？

初步发展期
1992年，Stratasys公司推出了第一台基于FDM技术的3D打印机——“3D造型者”（3D Modeler），这标志着FDM技术步入了商用阶段。

1993年，美国麻省理工大学的Emanual Sachs教授发明了三维印刷技术（ThreeDimension Printing，3DP），3DP技术通过胶粘剂把金属、陶瓷等粉末粘

1996年，3D Systems、Stratasys、Z Corporation各自推出了新一代的快速成型设备Actua 2100、Genisys和Z402，此后快速成型技术便有了更加通俗的称谓——“3D打印”。
1999年，3D Systems推出了SLA 7000，要价80万美元。

而此时的中国，也正式开始了对于3D打印的深入研究
1988年，清华大学颜永年教授在美国UCLA访问期间首次接触3D打印，回国后开始专攻3D打印，他带领的团队在快速成形领域取得了很多重要成果。

1992年，西安交通大学卢秉恒教授在美国密歇根大学访问期间发现3D打印在汽车制造业中的应用。随后卢秉恒团队在国内开拓光固化快速成形制造系统研究，开发出国际首创的紫外光快速成型设备。

1995年，西北工业大学大黄卫东团队开始金属3D打印研究。黄卫东教授在中国首先提出金属高性能增材制造的技术构思，授权首批专利，出版国内本领域唯一专著《激光立体成形》。

同年，快速成型技术被列为我国未来十年十大模具工业发展方向之一，国内的自然科学学科发展战略调研报告也将快速成型与制造技术、自由造型系统，以及计算机集成系统研究列为重点研究领域之一。
1997年，卢秉恒团队研制出国内首台光固化快速成型机
1998年，华中科技大学史玉升团队开始了“粉末材料快速成形技术与设备”的研发。团队建立了选择性激光烧结快速成形技术的成套学术体系与系统，得到广泛应用，并取得了显著的经济与社会效益。

快速发展期：步入千禧年，朝民用领域进军
2002年，Stratasys公司推出Dimension系列桌面级3D打印机，Dimension系列价格相对低廉，主要也是基于FDM技术以ABS塑料作为成型材料。

2005年，Z Corporation公司推出世界上第一台高精度彩色3D打印机Spectrum Z510，让3D打印进入了彩色时代。

2007年，3D打印服务创业公司Shapeways正式成立，Shapeways公司建立起了一个规模庞大的3D打印设计在线交易平台，为用户提供个性化的3D打印服务，深化了社会化制造模
2012年，英国著名的经济学杂志《The Economist》一篇关于第三次工业革命的封面文章全面掀起了新一轮的3D打印浪潮。

10月，来自MIT Media Lab的团队成立Formlabs公司，并发布了世界上第一台廉价的高精度SLA消费级桌面3D打印机Fom1，从而引起了业界的重视

同期，国内由亚洲制造业协会联合华中科技大学、北京航空航天大学、清华大学等权威科研机构和3D行业领先企业共同发起的中国3D打印技术产业联盟正式宣告成立。国内关于3D打印的门户网站、论坛、博客如雨后春笋般涌现出来，各大报刊、网媒、电台、电视台也争相报道关于3D打印的新闻。
2013年，《环球科学》，即《科学美国人》（Scientific American）的中文版，在最新的一月刊中邀请科学家，经过数轮讨论评选出了2012年最值得铭记、对人类社会影响最为深远的十大新闻，其中3D打印位列第九。

3D打印并非是新鲜的技术，这个思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长，其价格也正逐年下降。
　　使用打印机就像打印一封信：轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D打印时，软件通过电脑辅助设计技术（CAD）完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。
　　堆叠薄层的形式有多种多样。有些3D打印机使用“喷墨”的方式。例如，一家名为Objet的以色列3D打印机公司使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质 喷涂在铸模托盘上，此涂层然后被置于紫外线下进行处理。之后铸模托盘下降极小的距离，以供下一层堆叠上来。另外一家总部位于美国明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是在喷头内熔化塑料，然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。
　　还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷出的液态粘合剂进行固化。它也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。这也正是德国EOS公司在其叠加工艺制造机上使用的技术。而瑞士的Arcam公司则是利用真空中的电子流熔化粉末微粒。以上提到的这些仅仅是许多成型方式中的一部分。

3d打印机和打印物(19张)
当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时，介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸，最后只需用水或气流冲洗掉支 撑物便可形成孔隙。如今可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另 一头柔软。
3D打印源自100多年前美国研究的照相雕塑和地貌成形技术，上世纪80年代已有雏形，其学名为“快速成型”。它的

最早的3d打印机
原理是：把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。打印出的产品，可以即时使用。
在20世纪80年代中期，SLS被在美国德州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利，项目由DARPA赞助的。1979年，类似过程由RF Housholder得到专利，但没有被商业化。
1995年，麻省理工创造了“三维打印”一词，当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。
说到3D打印，就不得不提3D打印机：
3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造样品。 2003年以来三维打印机的销售逐渐扩大，价格也开始下降。
该技术可用于珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工（AEC），汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，和许多其他领域。
最早的3D打印出现在上个世纪的80年代，价格极其昂贵且所能打印的产品数量也少得可怜。