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法律研究多材料3D打印机的工作原理是什么？
3D打印，也称为增材制造，是一种从数字文件制造三维实体物体的方法。由于其在科学和技术领域的巨大潜力，3D打印如今越来越受欢迎。
什么是多材料3D打印？
在3D打印中，三维物体是由一层层极薄的材料堆叠而成，使其成为原始物体的精确克隆或视觉复制品——与普通的高清打印相同，但具有深度感知。
3D打印是如何工作的？
工程师首先确定要创建哪个物体，可以通过互联网搜索或在计算机上设计。然后，借助3D建模应用程序或3D扫描仪创建CAD（计算机辅助设计）文件，3D扫描仪的作用是拍摄要复制物体的3D扫描图。
什么是3D扫描仪？
3D扫描仪用于生成3D模型，例如飞行时间法、调制光、体积扫描等等。微软和谷歌等公司已经开始了一系列产品，其中各种3D扫描技术已被整合到他们的产品线中。例如，微软最近在其Kinect中集成了3D扫描仪。这些3D扫描仪的价格从用于工业用途的昂贵专业设备，到只需30美元或约20000卢比的超实惠DIY扫描仪，任何人都可以拥有！
什么是3D建模软件？
有很多3D建模应用程序，既有开源的也有付费的，可以用来制作复制品。例如，Blender就是一个开源的3D建模应用程序。这些模型可以借助3D打印机制作出相同的真实模型。
工艺和技术
根据用于打印的3D打印机，使用了七种不同的技术，这些技术已由美国材料与试验协会（ASTM）进行了分类。该机构的工作是确定分类所需的各种规范，并最终确定增材制造工艺的分类标准。
这些工艺包括：
- 光固化成型（Vat Photopolymerization）
- 材料喷射成型（Material Jetting）
- 粘结剂喷射成型（Binder Jetting）
- 熔融沉积成型（Material Extrusion）
- 粉末床熔融成型（Powder Bed Fusion）
- 叠层制造（Sheet Lamination）
- 定向能量沉积（Directed Energy Deposition）
光固化成型（Vat Photo Polymerisation）
在这种3D打印方法中，使用了名为立体光刻（SLA）的技术，该技术采用紫外线来硬化光敏聚合物树脂。使用一桶液态紫外线可固化光敏聚合物树脂和紫外线激光器来切割和铺设一层微米级的厚度。
这项技术是由查尔斯·胡尔于1986年发明的，他当时还创立了3D Systems公司。光固化成型是一种非常适应性强且看似简单的技术，这就是为什么即使是新的技术，如新的超快速连续液界面生产（CLIP）、薄膜转移成像（FTI）和固态固化（SGC）仍然使用这种光固化成型技术的原因。
材料喷射成型（Material Jetting）
在材料喷射成型中，打印材料以微小的液滴形式通过非常小直径的强大喷嘴喷射到打印表面，这一过程有点类似于传统喷墨打印机的功能。然而，不同之处在于——在这种情况下，它不是将液体喷射到打印表面上，而是喷射到自身上，形成逐层堆叠的3D结构模型。然后，这种胶状物质通过紫外线照射硬化，制成成品。
粘结剂喷射成型（Binder Jetting）
粘结剂喷射成型是一种技术，它涉及使用两种材料，一种是粉末基材，另一种是液体粘结剂。粉末基材在构建室中一层一层地铺展在彼此之上，然后液体粘结剂通过喷射喷嘴铺展，重新校准原始产品的形状并结合粉末颗粒，形成程序化的3D物体。
然后，成品由构建室中剩余的粘结剂液体和粉末基材固化。这项技术最早于1993年在麻省理工学院开发，1995年Z公司获得独家许可。
熔融沉积成型（Material Extrusion）
在这个3D建模过程中，使用了熔融沉积成型（FDM）。这项技术是Stratasys公司注册的商标，并被他们广泛使用。FDM技术涉及使用塑料长丝或金属丝，这些长丝或金属丝从打印机内部的线圈中展开。供应材料通过一个挤出喷嘴排出，该喷嘴可以控制供应材料的通断。
然后加热喷嘴以熔化材料。这种熔融材料然后由数控机构根据计算机辅助制造（CAM）软件包传输的校准进行水平和垂直移动。通过使用这种熔融材料形成层来生产物体，因为这种材料在从喷嘴排出后会立即硬化。
许多材料被用来制造这种熔融物质。其中常见的包括木质文件、导电材料、柔性材料等，然而，最广泛使用的材料有两种塑料长丝材料：ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）和PLA（聚乳酸）。
粉末床熔融成型（Powder Bed Fusion）
在这个3D打印过程中，最常用的技术是选择性激光烧结（SLS）。这项技术涉及使用高功率激光将塑料、金属、陶瓷或玻璃粉末的小颗粒熔合成可塑性物质，然后可以根据用途重新构造和重新设计。
在扫描并将3D建模程序生成的横截面（或层）放置在粉末床表面后，激光器会选择性地熔化粉末材料。每个横截面扫描完成后，粉末床会降低一层厚度。
然后在顶部添加一层新的材料，并重复此过程，直到物体完成。SLS是由卡尔·德卡德博士在20世纪80年代中期在德克萨斯大学开发和获得专利的，在DARPA的资助下。
叠层制造（Sheet Lamination）
此过程涉及将以薄片形式存在的材料通过外力粘合在一起。这些薄片可以是金属、纸张或某种聚合物。金属薄片通过超声波焊接逐层焊接在一起，然后用数控铣床铣削成合适的形状。也可以使用纸张，但它们是用胶水粘合在一起的，并用精确的刀片切割成形状。
定向能量沉积（Directed Energy Deposition）
这种3D打印工艺主要用于高科技金属行业和快速制造应用中。3D打印设备连接到一个多轴机械臂，该机械臂包含一个沉积金属粉末或金属丝的喷嘴和一个熔化金属粉末或金属丝的能源（激光、电子束或等离子弧），形成一个实体物体。
3D打印是一项伟大的发明，它为汽车工业、航空工业、医疗行业等多个行业带来了新的视野。这些设备准确地描绘了人们想要分享的信息，而且是在3D平面上。我们期待着随着这项惊人发明的出现，这些领域将取得更多进步。
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