3D打印，也稱(chēng)為增材制造，是一種根據數字模型文件逐層打印物體的技術(shù)。以下是其打印過(guò)程：

一、構建數字模型

模型設計

使用軟件建模：利用計算機輔助設計（CAD）軟件創(chuàng )建三維模型。這些軟件提供了豐富的繪圖工具和功能，設計師可以從無(wú)到有地構建復雜的幾何形狀。例如，設計一個(gè)機械零件時(shí)，可以使用CAD軟件精確地繪制出零件的外形、內部結構和各種細節特征，像螺紋、凹槽等。

模型來(lái)源多樣：除了自行設計，還可以通過(guò)三維掃描儀對現有物體進(jìn)行掃描，獲取其精確的三維數據模型。比如在文物保護領(lǐng)域，對古老的文物進(jìn)行掃描，將其數字化為三維模型，便于研究和修復。另外，也可以從互聯(lián)網(wǎng)上的模型庫下載現成的模型，這些模型涵蓋了各種領(lǐng)域，如建筑模型、動(dòng)漫角色等。

二、切片處理

切片軟件工作原理

分層設置：將構建好的三維模型導入切片軟件后，軟件會(huì )對模型進(jìn)行分析。它會(huì )沿著(zhù)模型的垂直方向（通常是Z軸）將其“切割”成一系列水平的薄層，就像把一個(gè)實(shí)體蛋糕切成多層一樣。每一層的厚度根據打印需求和打印機性能來(lái)確定，一般在0.1 – 0.5毫米之間。例如，對于一個(gè)高度為100毫米的模型，若切片厚度設置為0.2毫米，那么就會(huì )被切成500層。

生成打印路徑：切片軟件還會(huì )為每一層生成打印路徑。打印路徑是指打印頭在這些切片層上的移動(dòng)軌跡，它決定了打印材料在每一層上的沉積順序和方式。合理的打印路徑可以確保打印的高效性和質(zhì)量，避免材料浪費和缺陷。例如，對于大面積的平面部分，打印路徑可能會(huì )采用直線(xiàn)往復的方式；而對于復雜的輪廓部分，則可能采用更精細的輪廓描繪式路徑。

三、選擇打印材料并裝載

材料類(lèi)型及選擇依據

塑料材料：如聚乳酸（PLA）、丙烯腈 – 丁二烯 – 苯乙烯共聚物（ABS）等是常見(jiàn)的塑料材料。PLA具有較低的熔點(diǎn)、良好的生物降解性和較低的打印氣味，適合家庭和辦公環(huán)境；ABS則具有較好的韌性和強度，但打印時(shí)可能會(huì )有刺激性氣味，需要良好的通風(fēng)條件。選擇材料時(shí)要根據打印對象的功能和特性來(lái)定，比如打印玩具可以選擇PLA，而打印機械零件可能需要ABS。

金屬材料：包括不銹鋼、鈦合金、鋁合金等。金屬材料通常用于打印高強度、高精度的零件，如航空航天部件、醫療器械等。不同的金屬材料具有不同的機械性能、耐腐蝕性和成本。例如，鈦合金具有高強度和良好的生物相容性，常用于醫療植入物的打印，但成本較高；不銹鋼則成本相對較低，適用于一些對強度要求較高的一般性金屬零件打印。

樹(shù)脂材料：主要有光敏樹(shù)脂和熱固性樹(shù)脂。光敏樹(shù)脂在紫外線(xiàn)照射下會(huì )迅速固化，能夠打印出高精度、表面光滑的模型，常用于珠寶、牙科和手辦等領(lǐng)域；熱固性樹(shù)脂需要在加熱和壓力下固化，具有較高的強度和耐熱性，適用于打印功能性原型和工業(yè)零部件。

裝載材料到打印機

塑料材料裝載：以FDM（熔融沉積成型）打印機為例，對于絲狀的塑料材料（如PLA、ABS），需要將材料卷安裝在打印機的供料軸上。安裝時(shí)要確保材料卷能夠順暢地轉動(dòng)，并且材料線(xiàn)能正確地進(jìn)入打印頭的擠出系統。

金屬材料和樹(shù)脂材料裝載：在金屬3D打印機中，金屬材料可能是以粉末或絲材形式存在。對于粉末狀金屬，需要將其均勻地鋪在打印平臺的起始位置，并且根據打印機的要求設置好相關(guān)的參數，如粉末層厚、激光功率等。對于樹(shù)脂材料，特別是光固化樹(shù)脂，需要將其倒入打印機的樹(shù)脂槽中，并且要確保樹(shù)脂的液面高度符合打印機的要求，同時(shí)要避免樹(shù)脂在操作過(guò)程中受到污染。

四、開(kāi)始打印

打印設備啟動(dòng)與初始化

設備自檢：在開(kāi)始打印前，3D打印機會(huì )自動(dòng)進(jìn)行一系列自檢程序。這包括檢查打印頭的位置、打印平臺的水平度、材料供應系統是否正常等。如果檢測到任何問(wèn)題，打印機會(huì )通過(guò)顯示屏或提示音向用戶(hù)發(fā)出警報。例如，若打印頭沒(méi)有回到初始位置或者材料不足，打印機會(huì )提醒用戶(hù)解決問(wèn)題后再繼續。

預熱設備：根據所選的打印材料和打印技術(shù)，打印機需要對相關(guān)部件進(jìn)行預熱。在FDM打印機中，需要預熱打印頭，使噴頭達到合適的溫度來(lái)熔化塑料材料。對于SLS（選區激光燒結）金屬打印機，需要預熱振鏡系統和粉床等部件。預熱過(guò)程可以通過(guò)打印機的操作界面設置溫度和時(shí)間，確保各部件達到最佳工作狀態(tài)。

按切片指令打印

第一層打印：打印機開(kāi)始按照切片軟件生成的指令打印第一層。對于FDM打印機，打印頭會(huì )移動(dòng)到起始位置，擠出適量的融化材料，沉積在打印平臺上，形成第一層的第一條打印線(xiàn)。這條線(xiàn)的長(cháng)度和寬度由切片軟件設定，通常會(huì )比最終模型的尺寸稍大，以便更好地粘附在打印平臺上。完成第一條線(xiàn)后，打印頭會(huì )根據設定的路徑移動(dòng)，繼續沉積材料，逐漸覆蓋第一層的整個(gè)層面。

后續層打印：在完成第一層打印后，打印平臺會(huì )按照預設的參數（如FDM打印機中的層厚）下降一定的距離，為下一層的打印做準備。然后，打印頭再次按照切片軟件生成的路徑進(jìn)行打印，重復這個(gè)過(guò)程，一層一層地向上疊加材料，直到整個(gè)模型打印完成。在打印過(guò)程中，打印機會(huì )精確控制打印頭的運動(dòng)、材料的擠出量以及平臺的位置等參數，以確保模型的精度和質(zhì)量。