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201.6
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| 編輯推薦： |
本书紧紧围绕当前大家所关注的3D打印技术，为读者提供全方位的3D打印行业现状解读，为广大的科普爱好者提供最全面的3D打印入门参考读物。本书将为读者简述3D打印技术的由来、浅析3D打印技术的原理、分享3D打印行业应用案例、点评意义非凡的3D打印设备、探索3D打印创业机遇、畅谈3D打印的未来。
本书特色：
1．内容全面：本书从多个角度实现对3D打印行业现状的剖析。
2．案例充分：笔者为大家精心筛选了数量充足的高质量3D打印行业应用案例。
3．平易近人：本书科普味甚浓，别具趣味，行文显浅易懂，适合大众读者。
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| 內容簡介： |
本书紧紧围绕当前大家所关注的3D打印技术，全方位地为读者解读3D打印技术的过去与未来及其行业应用现状，全书分为5个章节，分别介绍了：3D打印技术的由来及基本原理；3D打印技术行业应用的现状；一些具有非凡影响力的3D打印设备或3D扫描设备；分析3D打印行业现状与市场需求，探索可行的商业模式，分享励志的创业故事；广开思路围绕3D打印行业一些的热点话题展开讨论，启迪3D打印的未来。
本书行文简练内容丰富，是有志于3D打印领域创业读者的行动指南。此外，本书更面向普通大众，是广大3D打印爱好者的入门科普读物。
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| 關於作者： |
郭少豪 男，1990年出生，现就读于广州大学华软软件学院软件工程系。3D打印行业服务与资讯分享平台“筑梦创造”主编，科技极客。专注计算机图形学、模式识别、移动应用方面研发，关注3D打印行业，著有《创意之钥——Android手机交互应用开发》、《Android3D游戏开发与应用案例详解》。
吕 振 男，1987年出生，毕业于哈尔滨理工大学集成电路设计系。现任职于硅谷数模半导体（中国）有限公司，3D打印行业服务与资讯分享平台“筑梦创造”编辑，极客文化倡导者。热爱开源，擅于发掘新科技。
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| 目錄：
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第1章
3D 打印的前世今生
1.1 3D
打印编年史............................................................2
1.2 桌面级3D
打印机掀起的浪潮...............................................6
1.3 3D
打印技术详解..........................................................7
1.3.1
LOM：分层实体成型工艺..................................................8
1.3.2
SLA：立体光固化成型工艺................................................9
1.3.3
SLS：选择性激光烧结工艺...............................................10
1.3.4
FDM：熔融沉积成型工艺.................................................11
1.3.5
3DP：三维印刷工艺.....................................................13
1.3.6
PolyJet：聚合物喷射技术...............................................14
1.4 3D
打印与开源硬件.......................................................15
第2章3D 打印的行业应用
2.1
工业制造................................................................17
2.1.1 3D
打印将重新塑造制造业...............................................17
2.1.2 3D 打印机助力智能牙刷的原型设计与制造.................................18
2.1.3 3D 打印技术让传统陶瓷制作突破模具限制.................................19
2.2
玩具设计................................................................21
2.2.1
在线设计的个性化玩具..................................................21
2.2.2 《生活大爆炸》中的技术宅男使用3D打印机制作人偶玩具...................24
2.2.3 3D
打印让受伤的玩具原地复活...........................................25
2.2.4
3D打印带来个性化的定制成人玩具.......................................26
2.2.5
3D打印的桌面游戏.....................................................27
2.2.6 3D 克隆娃娃：把人生中最特别的时刻留住.................................28
2.3
生物医学................................................................31
2.3.1 3D
打印技术助力药物的研制.............................................31
2.3.2 美国3D 打印人造耳朵可用于先天畸形儿童器官移植........................33
2.3.3
英科学家使用3D打印机打印干细胞.......................................34
2.3.4 外科医生使用3D 打印机制作人体器官与骨骼模型..........................35
2.3.5 美国药品食品局批准非金属3D打印材料作为人体植入物.....................36
2.4
创意乐器................................................................37
2.4.1 3D
打印机打造的夏威夷四弦琴...........................................38
2.4.2 3D
打印的霸气炫酷吉他.................................................39
2.4.3 创想计划：用3D 打印机打造的前卫乐器..................................39
2.4.4
乐器制造商让用户自行免费打印附件......................................41
2.5
建筑与城市规划..........................................................41
2.5.1
使用沙子直接打印的立体建筑............................................42
2.5.2
3D打印机创造完整的一体化家居单元.....................................43
2.5.3 世界上第一座实用的3D 打印建筑即将诞生................................45
2.5.4
3D打印模型为建筑行业创造的价值.......................................46
2.5.5
3D打印技术助力维也纳城市规划工作.....................................47
2.6
机器人与电子制作........................................................48
2.6.1 极客使用3D 打印机造出基于树莓派的便携电脑............................49
2.6.2 3D
打印技术助力机器人的研发...........................................49
2.6.3 使用3D
打印实现电路的印刷.............................................51
2.7
食品生产................................................................52
2.7.1 绝对高科技！3D
打印机竟然可打印食物...................................53
2.7.2 Burritob0t：能打印墨西哥卷的3D
打印机................................54
2.7.3 3D 食品“打印机”：制作形态多样的小甜点...............................55
2.7.4 3D
打印的圣诞饼干和糕点模具...........................................56
2.7.5 亿万富翁资助3D
打印鲜肉的研究........................................57
2.8
军事武器................................................................58
2.8.1 全民武装项目与3D
打印枪支............................................58
2.8.2 Sciaky 公司使用EBDM 3D 打印技术将颠覆F35 战斗机的生产................62
2.8.3 美国海军水面作战中心使用3D打印机制造医院船模型.......................63
2.9
考古与科研..............................................................64
2.9.1 Drexel 大学研究将3D 打印技术用于打造机器恐龙.........................64
2.9.2 科学家使用3D 打印机修复3000 多年前的文物.............................65
2.9.3 工程师通过3D 打印技术还原历史悠久的蒸汽机车..........................66
2.9.4 3D激光扫描仪揭示神秘史前巨石阵功能...................................67
2.9.5 天龙山项目：用三维激光扫描技术复原天龙山石窟造像......................68
2.10
个性礼品与饰物.......................................................69
2.10.1 BumpyPhoto 将照片变为3D
工艺品.....................................69
2.10.2 3D
打印的珠宝网店开卖..............................................71
2.10.3 3D 打印的立体头像：独具个性的创意名片..............................72
2.10.4 Twikit
3D打印奖牌让你为自己颁奖...................................73
2.10.5 看得见摸得着的3D
打印“宝宝”.....................................73
2.11
生活工具.............................................................74
2.11.1 诺基亚免费提供的Lumia
820手机外壳.................................75
2.11.2 3D扫描技术助力运动鞋的定制服务....................................75
2.11.3 3D
打印的智能婴儿勺子..............................................76
2.12
航空航天.............................................................77
2.12.1 西北工业大学利用3D 打印技术研制飞机部件...........................77
2.12.2 3D 打印技术助力NASA
的探空计划....................................78
2.12.3 卫星制造低成本不是梦，3D打印机将用于卫星制造......................80
2.12.4 3D打印机可打印喷气式飞机的引擎....................................81
2.12.5 3D
打印的模型飞机逆风起航.........................................81
2.13
软件创新............................................................83
2.13.1 “斧头”系统让3D模型实现自动分割.................................83
2.13.2 CNCSimulator 发布的3D
打印机模拟器................................84
2.13.3 GrabCAD 打造的3D
文件托管协作社区.................................84
2.13.4 Adobe 与普渡大学合作开发可改善3D 打印结构的软件...................85
2.13.5 Kinect摇身一变成为高性价比消费级3D扫描仪.........................86
2.14
精致设计............................................................87
2.14.1 艺术家Kevin Mack 的抽象3D
打印雕塑...............................87
2.14.2 3D 打印技术打造结构复杂多变的手机外壳.............................89
2.14.3 艺术家Eric Van Straaten 的3D
打印彩雕............................89
2.14.4 设计师使用3D打印技术设计前卫腕表.................................90
2.14.5 3D打印时装在巴黎时装周大放光彩...................................91
2.14.6 技艺和设计的融合：3D打印巨人“Step”偶觅真爱.....................92
第3章 改变未来的炫酷机器
3.1
极客狂想：改变世界...................................................95
3.1.1 开源3D打印机的鼻祖：从Reprap到Makerbot..........................95
3.1.2 桌面级神器：廉价的精密3D打印机Form1面世..........................97
3.1.3 极客狂想：打造平板电脑3D 打印一体机...............................98
3.1.4 Ben Heck 发明可同时打印两个模型的3D 打印机........................99
3.1.5 DeltaMaker：一款简洁而优雅的桌面3D打印机........................100
3.1.6 J-Rev：拥有独特Z 轴的便携式3D 打印机............................ 101
3.1.7 超级廉价的DIY 生物3D 打印机.....................................
103
3.2
全彩制造：不甘单调..................................................104
3.2.1 Staples 联手Mcor 推出的纸材全彩3D 打印服务...................... 104
3.2.2 RichRap 尝试实现混合颜色3D 打印.................................
105
3.2.3 RichRap使用618尼龙材料实现彩色3D打印...........................106
3.3
材料为王：“女娲”造物..............................................108
3.3.1 采用数字光处理技术的Formatec 3D 陶瓷打印机....................... 108
3.3.2 塑料3D 打印已经Out 了，木材3D 打印来袭.......................... 109
3.3.3 3D 打印支持金属材料将重塑制造业.................................. 110
3.4
从纳米级到巨无霸....................................................111
3.4.1 微型纳米级3D 打印机Photonic Professional GT.....................
111
3.4.2 维也纳大学研发出世界最小的3D 打印机............................. 112
3.4.3 德国EEW-PROTEC 公司推出工作范围长达151 米的超级数控机床..........113
3.4.4 突破3D 打印尺寸：集装箱变身家具制造的3D 打印机.................. 114
3.5 没印完兜着走：便携式3D
打印机.......................................115
3.5.1 Roland 的袖珍3D 打印机iModela iM-01 ............................
115
3.5.2 国外80 后牛人DIY 创意便携式3D 打印机............................ 116
3.5.3 Printrbot 针对学校教育市场推出JR 系列迷你3D 打印机.............. 117
3.5.4 Portabee：500 美元的便携式打印机开创“3D打印的笔记本时代”....... 118
3.5.5 3D 涂鸦笔在手，人人都是神笔马良...................................
119
3.6 3D
扫描：重塑世界....................................................120
3.6.1 Lynx A 3D 扫描相机引领3D 扫描新革命..............................
120
3.6.2 iPhone 高清3D 扫描仪配件推出：售价99 美元........................ 121
3.6.3 Andy Barry 使用摄像头和激光器DIY 简易3D 扫描仪................... 122
3.6.4 PrimeSense 推出Capri 微型3D 扫描传感器...........................
123
3.6.5 Autodesk发布移动版本的123D
Catch手机.............................124
第4章3D 打印的创业与机遇
4.1
共同的理想：开一家体验店............................................127
4.1.1 MakerBot 的3D 打印实体店.........................................
127
4.1.2 法国的ProtoShop 3D 打印商店......................................
129
4.1.3 日本的FabCafe 和“CUBE”3D打印体验中心...........................
131
4.1.4 Solidoodle 宣布将在多国建立3D 打印实体店.........................
132
4.1.5 世界上最大3D 打印店iMakr 将在英国伦敦开业........................ 132
4.1.6 中东地区首家3D 打印店在黎巴嫩贝鲁特开业.......................... 133
4.1.7
三轮小车上的流动3D打印体验店......................................136
4.2 3D
照相馆............................................................137
4.2.1 日本OMOTE 3D 照相馆 ..............................................
137
4.2.2 国内的3D 照相馆...................................................
138
4.2.3 配备Kinect 开一家廉价的3D 照相馆.................................
141
4.3 浅谈3D
打印行业的商业模式............................................143
4.3.1
众募平台与硬件初创公司的春天.......................................143
4.3.2 Fabberhouse 3D 打印服务面向全球开放...............................
145
4.3.3 Shapeways ——工厂与格子店........................................
146
4.3.4 3D Systems公司推出的Cubify
Capture照片3D打印服务.................148
4.4
创业路上的励志故事...................................................149
4.4.1 新加坡初创3D 打印公司Pirate3DP 获300 万元人民币投资.............. 149
4.4.2 3D 扫描初创公司Matterport 再获400 万美元投资.....................
150
4.4.3 3D 打印的迷你小玩偶制作者月获利过万元............................. 151
4.4.4 创业新思路：Dreambox 3D 打印自动售货机............................
152
4.4.5 W.AFATE：一部由回收电子废品制作的3D打印机将飞向火星...............153
4.5 3D
打印体验活动纪事....................................................156
4.5.1 第一次“亲密接触”：东莞UP ！ 3D 打印体验活动....................... 157
4.5.2 “绿太狼”的诞生：东莞UP ！ 3D 打印体验活动......................... 159
4.5.3 亲自动手捣腾丙酮熏蒸抛光ABS 模型实验................................
162
4.5.4 科技活动周开幕：MBot Cube 亮相广州海珠湖公园........................ 166
4.5.5 聚焦3D 打印：2013 中国（北京）国际快速成型与3D 打印技术展览会....... 167
第5章 奇思妙想——畅谈3D 打印的未来
5.1 3D
打印走进千家万户.....................................................172
5.1.1 3D打印机能否像个人电脑一样普及走进寻常百姓家.........................172
5.1.2 福特为每一位工程师都配备一台桌面3D 打印机........................... 175
5.2 3D
打印与第三次工业革命................................................175
5.2.1 第三次工业革命与社会化创造的未来.....................................
176
5.2.2 3D 打印技术对物流行业造成的破坏性冲击................................
177
5.2.3 制造业为何会重返美国.................................................
178
5.2.4 荷兰老工业区的数字化转型.............................................
179
5.2.5
我国3D打印产业的现状与未来...........................................180
5.3 3D
打印困局.............................................................182
5.3.1
耗材才是王道..........................................................182
5.3.2 版权问题将成为3D 打印技术发展的门槛..................................
184
5.4
克里斯?安德森与他的长尾理论............................................185
5.4.1 3D
打印与长尾理论....................................................
185
5.4.2 3D 打印将掀起一场创客革命............................................
186
5.5 3D
打印与教育...........................................................187
5.5.1 英国为300名中学生免费开展3D打印体验活动.............................188
5.5.2
新西兰：3D打印要从娃娃抓起............................................188
5.5.3 Crayon
Creatures帮助孩子制作童话般的3D打印玩具.......................189
5.5.4 3D 打印技术可以让课堂变得生动活泼....................................
190
附 录
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| 內容試閱：
|
近日，美国康奈尔大学研究人员在《公共科学图书馆综合卷》上发表的报告称，他们利用3D
打印技术制作出了基于牛耳细胞的人造耳朵，其可以用于先天畸形儿童的器官移植。
研究人员首先利用快速旋转的3D
相机拍摄数名儿童现有耳朵的立体几何信息，然后将其输入计算机，3D打印机会据此打印出耳朵模子。研究人员随后在模子中注入特殊的胶原蛋白凝胶，这种凝胶含有能生成软骨的牛耳细胞。此后，软骨逐渐增多并取代凝胶，三个月后模子内将出现一个具有柔韧性的人造外耳，其功能和外表均与正常人耳相似。
医学界目前使用的人造耳朵主要成分为泡沫聚苯乙烯或患者人体肋骨组织。前者质感与人耳差异较大，后一种方式既困难又令患者十分疼痛，很难制成既美观又实用的人造耳朵。研究人员认为，3D打印人造耳朵的优势在于能够个性化“定制”，帮助失去部分或全部外耳的人士。
研究人员下一步将计划利用患者自身的耳朵培育足够多的软骨，使用3D 打印制作人造耳朵并移植。他们认为，软骨可能是最适合3D
打印技术的人体组织，因为软骨内部不需要血液就能存活。
据外媒报道，英国研究人员首次使用3D
打印机打印出了胚胎干细胞，打印出来的干细胞仍然保持鲜活而且具备发展成为其他类型细胞的能力。研究人员说，这种技术可以制造人体组织、器官，乃至直接能在人体内打印细胞。
研究人员在《生物制造》杂志上发表的论文表明，检测结果显示打印24 小时后，95% 以上的细胞仍然存活，打印过程未杀死细胞。打印3
天后，超过89% 的细胞仍然存活，而且一直维持着多能性，即分化出多种细胞的潜能。
研究人员已经用3D 打印的干细胞制造出骨髓和皮肤。他们认为3D
打印技术非常适用于人体器官的制造，这样器官移植就不再需要活体捐献，能够一劳永逸地解决器官移植中免疫抑制等问题。
英国《每日邮报》曾援引该研究主持者威尔舒的话报道：“就长期来看，我们认为这项技术将进一步得到发展，患者将能使用自己的细胞复制移植手术所需要的人体器官。”
其实，干细胞打印技术并不神秘，胚胎干细胞3D 打印机配备两个“生物墨盒”，一个装着浸泡在细胞培养基中的人体胚胎干细胞（如图2-20
所示）， 另一个只有培养基。计算机控制微调阀喷出“墨水”，速度可通过改变喷口直径实现精确控制。
打印机上有显微镜显示细胞打印情况，两种“墨水”一层一层间隔喷洒，形成不同浓度的细胞飞沫，最小飞沫体积仅2 纳升，包含大约5
个细胞。飞沫被喷入有诸多凹孔的培养皿中，翻转培养皿，飞沫形成悬液，在各凹孔内“抱成团”。打印机可精确控制飞沫大小，使干细胞达到分化最佳状态。
杉本真希是神户大学医学院的外科医生和胃肠病学副教授，他认为3D 打印技术可以将目前的医学水平提升一个层次。
自2011 年开始，杉本就开始使用3D 打印机复制将要进行手术的患者的器官，以辅助医生观察病情。二维的CT 和MRI
成像技术可以辅助医生使用3D 打印机为患者创建真实大小的器官模型。这些复制的器官模型主要使用Objet 公司和Connex
公司生产的3D 打印机制作，这些模型最外层是半透明的（如图所示2-22
所示），医生可以看到里面的结构、骨骼及癌症病变情况。
杉本曾经与日本千叶县的基础医疗公司FASOTEC 合作研发出拥有和真实器官硬度相近纹理相同的仿真器官模型。
制作这些器官模型大概需要花费500 美元到1500 美元，这些专业级的3D 打印机售价通常在250000 美元到500000
美元之间。FASOTEC透露器官模型的制作只是许多外科医生在特殊情况下才需要的，而这些医生更多的是制作3D 骨骼模型。
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