3D打印并不神秘:它只是一种新型的制造和加工工艺
3D打印技术出现在上世纪80年代末至90年代初(也称为成型技术),至今也就30年不到的时间。其原理很简单:以3D数字模型文件为输入,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。 由于3D打印是将材料一层一层堆积而成,因此也称为增材制造工艺。3D打印并不神秘,相对于具有千年的等材制造
有机玻璃3d打印
3D打印并不神秘:它只是一种新型的制造和加工工艺
3D打印技术出现在上世纪80年代末至90年代初(也称为成型技术),至今也就30年不到的时间。其原理很简单:以3D数字模型文件为输入,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。 由于3D打印是将材料一层一层堆积而成,因此也称为增材制造工艺。3D打印并不神秘,相对于具有千年的等材制造工艺和具有百年的减材制造工艺,它只是一种制造成型的新工艺,只有30年不到的历史。
形象来讲,普通的打印机是将2D图像或图形数字文件通过墨水输出到纸张上;3D打印机则是将实实在在的原材料(比如金属、陶瓷、塑料、砂等)输出为一薄层(物理上具有一定的厚度),然后不断重复一层层叠加起来,终变成空间实物。因此,3D打印在输出某一分层时,过程与喷墨打印是相似的。就像盖房子,是通过一块一块砖所累积而成,而3D打印的物品是通过原材料的一粒一粒所累积而成。

如果将3D打印比作做一道菜,材料就是菜的原料,设备就是锅,而建模则是菜谱和制作方法。建模作为3D打印的“大脑”,在成型过程中起到至关重要的作用,这正是我们从事计算机图形学和几何建模的研究工作者的研究工作。因此,计算机图形学是3D打印中的不可或缺的一个重要研究领域。在计算机图形学中,近年来出现大量的有关几何、结构设计与优化的研究,笔者也在这方面做了系列的研究工作,后面会详述。

近年来,面向制造的几何设计与优化方面的研究工作得到了广泛的关注,并逐渐成为研究的热点。笔者于2014年对于 之前有关3D打印几何处理的研究工作进行了一个综述,发表在2015年的《计算机学报》上(PDF),并且在计算机图形学的国际会议Siggraph Asia 2014上组织了一个3D打印几何设计与处理的教程Course(链接)。之后在Siggraph和Siggraph Asia 会议上出现了更多的有关教程。在2016年夏天,笔者应计算机学会计算机辅助设计与图形学专委会的委托,与国内的一些学者又完成了一份更为详细的“3D打印中几何处理的研究进展与趋势”的发展报告(PDF),对相关工作进行一个的整理和分类,使得读者能够更好地了解3D打印几何处理方面的进展和发展方向。

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