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  給大家普及下3D打印機(jī)的發(fā)展歷程

        2011年，來自美國(guó)德州大學(xué)奧斯汀分校的約瑟夫·比曼從照相雕塑和地貌成形技術(shù)兩個(gè)角度追溯了3D打印從19世紀(jì)中期到20世紀(jì)70年代的歷史。

        其中，照相雕塑是指先用相機(jī)和鏡頭獲取物體外形，然后模擬照相制版法制造出物體。該技術(shù)始于1863年Fran?ois Willème被授予照相雕塑專利之時(shí)。

        地貌成形技術(shù)是指先用線性方式描繪物體的外形，再用線性形式復(fù)制出該物體。這種工藝始于1890年，是將地形等高線層壓到一系列的蠟片中，并根據(jù)等高線切割蠟片。

        比曼根據(jù)這兩種技術(shù)差異將3D打印的發(fā)展主要分為兩個(gè)方向。一個(gè)是用分層物體制造的方式進(jìn)行3D打印，比如FDM技術(shù)；另一個(gè)（照相雕塑）則利用光照使光敏樹脂固化，比如SLA技術(shù)。

        后來本杰明·切維頓將照相雕塑機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，于1884年獲得了縮放雕塑的雕塑打印機(jī)專利。切維頓的機(jī)器現(xiàn)在收藏在倫敦科學(xué)博物館。

        1838年，法國(guó)工程師兼設(shè)計(jì)師阿希爾·科拉斯利用縮放雕塑設(shè)備制成的羅伯特·騷塞（Robert Southey）先生的浮雕。（愛丁堡大學(xué)圖書館）

        如今切維頓的許多雕塑作品至今仍可以找到，加拿大安大略美術(shù)館就有他的200多件作品。于此同時(shí)，法國(guó)工程師兼設(shè)計(jì)師阿希爾·科拉斯利用縮放儀研究出另一種雕塑的制作方法。前面提到的制造設(shè)備被認(rèn)為是數(shù)控銑床的前身。而數(shù)控銑床則是3D打印機(jī)的前身。

        在前面提到的第一種工藝——照相雕塑技術(shù)中，發(fā)明人威廉在巴黎建了一個(gè)工作室，從1863年到1868年一直在運(yùn)作。美國(guó)人卡洛·貝斯建議在威廉的制作工藝中加入明膠使雕刻品更為柔和，把一層層膨脹膠質(zhì)疊放起來，制造出浮雕效果。但現(xiàn)在來看這種工藝并不可行，因?yàn)樵谔砑有聦訒r(shí)，上一疊層可能已經(jīng)收縮變硬了。

        感光材料的發(fā)展，起源于1839年蒙戈·龐頓發(fā)現(xiàn)鉻合金硬化材料開始，直至20世紀(jì)早期利用陶瓷照相制作浮雕瓷磚，這些工藝為20世紀(jì)的快速成型工藝奠定了基礎(chǔ)，標(biāo)志著光敏樹脂浮雕工藝的誕生，它是現(xiàn)代3D打印技術(shù)的重要組成部分。

        在早期的照相浮雕制作工藝中，人們通過加入感光明膠，一旦經(jīng)過水洗后，明膠就會(huì)形成有色調(diào)的浮雕：亮區(qū)凸出來，暗區(qū)凹進(jìn)去。比較有代表性的作品是約翰·湯普森于1877年制作的“倫敦街頭生活”，這也是最早的社會(huì)紀(jì)實(shí)攝影之一。

        為了制作出更具立體感的三維物體，工程師奧托·芒茲申請(qǐng)了“照相凹版記錄”專利。通過依次曝光一層照相乳劑，通過光照使之固化，以此來制造三維物體。待曝光照片用光敏樹脂來進(jìn)行處理，圖片在曝光后硬化。

        直到20世紀(jì)60年代，光敏樹脂才開始在印刷界廣泛使用。光敏樹脂材料的廣泛運(yùn)用，為第一臺(tái)光固化3D打印機(jī)的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)

        1984年，查爾斯.赫爾研發(fā)了3D打印技術(shù)。1986年，該技術(shù)獲得了專利，查爾斯.赫爾將其命名為立體光刻技術(shù)，并成立了3D Systems公司，開發(fā)了第一臺(tái)商用3D打印機(jī)。

        1987年，DTM公司（現(xiàn)在為BFGoodrich公司的附屬公司）開發(fā)了選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)，并且進(jìn)行了商業(yè)化應(yīng)用。

        1988年，3D Systems公司開發(fā)出SLA-2502設(shè)備，并向公眾出售。同年，斯科特.克倫普研發(fā)了熔融沉積成型（FDM）技術(shù)，并于1989年成立了Stratasys公司。

        1991年，Helisys公司售出了第一臺(tái)分層實(shí)體制造（LOM）系統(tǒng)。

        1992年，Stratasys公司售出了首批基于FDM的“三維建?！睓C(jī)器。同年，DTM公司售出了第一臺(tái)SLS系統(tǒng)。

        1993年，麻省理工學(xué)院獲得了“三維打印技術(shù)”的專利，該技術(shù)類似于二維打印機(jī)中使用的噴墨印刷技術(shù)。

        1995年，麻省理工學(xué)院研發(fā)了粉末層和噴頭3D打?。?DP）技術(shù)，Z公司從麻省理工學(xué)院獲得了獨(dú)家使用“三維打?。?DP）技術(shù)”的授權(quán)，并在三維打印技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了3D打印機(jī)。

        1996年，3D Systems公司推出“Actua 2100”快速成型機(jī)。同年Stratasys公司推出“Genisys”，Z公司推出“Z402”，第一次使用了“3D打印機(jī)”的稱謂。

        1997年，EOS公司將三維立體系統(tǒng)業(yè)務(wù)出售給3D Systems公司，但其仍然是歐洲最大的生產(chǎn)商。

        2005年，Z公司推出“SpectrumZ510”。這是市場(chǎng)上第一臺(tái)高精度彩色3D打印機(jī)。

        2006年，RepRap開放源碼項(xiàng)目啟動(dòng)，其目的是開發(fā)一種能進(jìn)行自我復(fù)制的3D打印機(jī)。

        2008年，第一個(gè)版本的RepRap機(jī)推出，它可以打印約50%的該機(jī)的自身部件。同年，Objet Geometries公司宣布推出革命性的“Connex500”快速成型系統(tǒng)，這是有史以來第一個(gè)能夠同時(shí)使用幾種不同材料的3D打印機(jī)。

        此后，許多生產(chǎn)廠商紛紛推出各種型號(hào)的3D打印機(jī)。其中值得一提的是，2011年9月，維也納科技大學(xué)推出了世界上最小的3D打印機(jī)，重量只有1.5公斤，報(bào)價(jià)約為1200歐元；2012年，MakerBot個(gè)人3D打印機(jī)投放市場(chǎng)，其借鑒了RepRap三維打印技術(shù)，價(jià)格合理，可家用。

     看到這里你是否感到很驚訝，原來3D打印已有一百多年的歷史了。只是在上個(gè)世紀(jì)八十年代得到發(fā)展和推廣。有人說它是上上個(gè)世紀(jì)的思想，上個(gè)世紀(jì)的技術(shù)，這個(gè)世紀(jì)的市場(chǎng)。三維打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)。這種打印機(jī)的產(chǎn)量以及銷量在二十一世紀(jì)以來就已經(jīng)得到了極大的增長(zhǎng)，價(jià)格也正逐年下降