珍屯医学

标题: 3D打印 [打印本页]

作者: 大江 时间: 2018-11-29 08:25
标题: 3D打印
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一台MakerBot三维打印机

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关于印刷历史的系列文章的一部分

木版印刷 200
可移动式 1040
印刷机 c.1440
蚀刻 c.1515
传真机 1642
凹铜版腐蚀制版法 1772
光刻 1796
石版或锌版套色印刷术 1837
旋转压机1843
传真电报机 1869
胶版印刷1875
热金属排版1884
油印机 1886
光电扫描仪和卷相纸复印机 1907
丝网印刷 1911
乙醇复印机 1923
点阵印刷 1925
静电复印术 1938
照相排版 1949
喷墨打印 1951
Dye-sublimation 1957
激光打印 1969
热敏打印 c.1972
3D打印 1981
固体油墨印刷 1986
数字印刷 1991

3D打印是在计算机控制下将材料连接或固化以产生三维物体的各种过程中的任何一种，其中材料被加在一起（例如液体分子或粉末颗粒被融合在一起）。 3D打印用于快速原型制造和增材制造。对象可以是几乎任何形状或几何形状，并且通常使用来自3D模型的数字模型数据或诸如添加制造文件（AMF）文件的其他电子数据源（通常在顺序层中）来生成。有许多不同的技术，如立体光刻（SLA）或熔融沉积建模（FDM）。因此，与传统加工过程中从库存中移除的材料不同，3D打印或添加制造通常通过逐层添加材料来从计算机辅助设计（CAD）模型或AMF文件构建三维对象。

术语“3D打印”最初是指将粘合剂材料逐层沉积到具有喷墨打印机头的粉末床上的过程。最近，该术语被用于流行的白话，以涵盖更多种类的增材制造技术。美国和全球技术标准使用官方术语增材制造来实现这一更广泛的意义。

视频：↓ 未来的药房 - 个性化药丸，在家3D打印
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目录
1 术语
2 历史
3 一般原则
3.1 建模
3.2 印刷
3.3 整理
4 流程和打印机
5 申请
6 法律方面
6.1 知识产权
6.2 枪支立法和管理
6.3 航空航天法规
7 健康与安全
7.1 健康监管
8 影响
8.1 社会变革
9 参考文献

术语
总称增产制造（AM）在2000年代获得了广泛的应用，受到材料加入（以各种方式）的主题的启发。相比之下，减法制造这一术语似乎是大型加工过程的一个重要名称，其中材料去除是其共同主题。在大多数人看来，术语3D打印仍然仅涉及聚合物技术，并且术语AM更可能用于金属加工和最终用途部件生产环境，而不是聚合物，喷墨或立体平版印刷术爱好者。

到2010年初，3D打印和增材制造这些术语逐渐形成了一种感觉，它们是添加剂技术的替代术语，一种是消费者制造者社区和媒体使用的流行本地语言，另一种是工业终端更正式地使用 - 使用零件生产商，机器制造商和全球技术标准组织。直到最近，术语3D打印一直与低端价格或功能的机器相关联。这两个术语都反映了这些技术在自动控制下共享3D材料添加或加入整个3D工作范围的主题。 “添加剂制造”杂志的主编彼得·泽林斯基在2017年指出，这些术语在休闲使用中仍然常常是同义词，但是一些制造业专家越来越多地区别于增材制造包括3D打印和其他技术或制造过程的其他方面。

其他被用作同义词或上位词的术语包括桌面制造，快速制造（作为快速原型制作的逻辑生产级继承者）和按需制造（与2D打印意义上的按需打印相呼应）。在2000年代，这种形容词对名词制造的快速和按需的应用是新颖的，揭示了长工业时代的流行心理模型，其中几乎所有的生产制造都涉及繁重的工具开发的较长的交付周期。今天，术语“减法”并未取代术语“加工”，而是在需要涵盖任何去除方法的术语时对其进行补充。敏捷工具是使用模块化方法来设计通过增材制造或3D打印方法生成的工具，以实现快速原型制作以及对工具和夹具需求的响应。敏捷工具使用经济高效的高质量方法快速响应客户和市场需求，并可用于液压成型，冲压，注塑和其他制造工艺。

历史
1981年：早期的增材制造设备和材料是在20世纪80年代开发的。 1981年，名古屋市工业研究所的Hideo Kodama发明了两种添加方法，用于制造具有光硬化热固性聚合物的三维塑料模型，其中UV曝光区域由掩模图案或扫描光纤发射器控制。

1984年：1984年7月16日，AlainLeMéhauté，Olivier de Witte和JeanClaudeAndré为立体光刻工艺申请了专利。法国通用电气公司（现为Alcatel-Alsthom）和CILAS（The Laser Consortium）放弃了法国发明人的申请。声称的原因是“缺乏商业视角”。

三周后的1984年，3D Systems公司的Chuck Hull为立体光刻制造系统申请了自己的专利，其中通过用紫外光激光器固化光聚合物来添加层。赫尔将该过程定义为“通过创建待形成物体的横截面图案来生成三维物体的系统”。赫尔的贡献是STL（Stereolithography）文件格式以及当今许多流程共有的数字切片和填充策略。

1988年：迄今为止大多数3D打印机使用的技术 - 特别是业余爱好者和面向消费者的模型 - 是融合沉积建模，塑料挤出的特殊应用，由S. Scott Crump于1988年开发并由他的公司Stratasys商业化，该公司销售其1992年第一台FDM机器。

金属烧结或熔化的AM工艺（例如选择性激光烧结，直接金属激光烧结和选择性激光熔化）通常在20世纪80年代和90年代以其各自的名称进行。当时，所有金属加工都是通过我们现在称之为非添加剂（铸造，制造，冲压和机械加工）的工艺完成的;虽然大量的自动化应用于这些技术（例如通过机器人焊接和CNC），但工具或头部移动通过3D工作范围将大量原材料转换为具有刀具路径的所需形状的想法仅与金属加工相关联使用去除金属（而不是添加金属）的工艺，例如CNC铣削，CNC EDM和许多其他工艺。但是添加金属的自动化技术（后来被称为增材制造）开始挑战这一假设。到20世纪90年代中期，斯坦福大学和卡内基梅隆大学开发了新的材料沉积技术，包括微粉和喷涂材料。牺牲和支撑材料也变得更加普遍，从而实现了新的物体几何形状。

1993：术语3D打印最初指的是采用标准和定制喷墨打印头的粉末床工艺，其在1993年由MIT开发并由Soligen Technologies，Extrude Hone Corporation和Z Corporation商业化。

1993年，一家名为Solidscape的公司成立，推出了具有可溶性支撑结构的高精度聚合物喷射制造系统（归类为“点对点”技术）。

1995年：1995年，弗劳恩霍夫研究所开发了选择性激光熔化工艺。

2009年：熔融沉积建模（FDM）印刷工艺专利于2009年到期。

随着各种添加剂工艺的成熟，很明显很快金属去除将不再是通过工具或头部移动通过3D工作范围完成的唯一金属加工工艺，将大量原材料逐层转化为所需形状。 2010年是第一个十年，其中金属最终用途部件如发动机支架和大螺母将在作业生产中（在加工之前或代替加工）生长，而不是专门从棒料或板材加工。现在仍然是铸造，制造，冲压和加工比金属加工中的增材制造更普遍，但AM现在开始取得重大进展，并且由于增材制造设计的优势，工程师很清楚更多的是来。

随着技术的成熟，一些作者开始推测3D打印可以帮助发展中国家的可持续发展。

2013年：NASA员工Samantha Snabes和Matthew Fiedler创建了大型，价格合理的3D打印机Gigabot的第一个原型，并推出了3D打印公司：3D。

2018年：re：3D开发了一种使用塑料颗粒的系统，可以通过研磨废塑料制成。

一般原则
造型

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用于3D打印的CAD模型

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3D模型是从Madurodam的Fantasitron 3D照相亭拍摄的2D照片生成的
主要文章：3D建模
可以使用计算机辅助设计（CAD）包，3D扫描仪或普通数码相机和摄影测量软件来创建3D可打印模型。使用CAD创建的3D打印模型可以减少错误，并且可以在打印前进行校正，从而可以在打印之前验证对象的设计。为3D计算机图形准备几何数据的手动建模过程类似于塑造艺术，例如雕刻。 3D扫描是收集关于真实物体的形状和外观的数字数据的过程，基于它创建数字模型。

CAD模型可以以立体平版印刷文件格式（STL）保存，STL是用于增材制造的事实上的CAD文件格式，其基于CAD模型的三角测量来存储数据。 STL不是为增材制造量身定制的，因为由于涉及大量表面，它会产生大尺寸的拓扑优化部件和晶格结构。 2011年推出了更新的CAD文件格式，即添加制造文件格式（AMF），以解决此问题。它使用弯曲三角测量来存储信息。

印刷
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使用RepRap“Prusa Mendel”3D打印机进行熔融聚合物沉积的双曲面物体（由乔治·W·哈特设计）的间隔拍摄视频
在从STL文件打印3D模型之前，必须首先检查它是否有错误。大多数CAD应用程序在输出STL文件中产生以下类型的错误：

孔;
面法线;
自相交;
噪音贝壳;
多种错误。
STL生成中称为“修复”的步骤修复了原始模型中的此类问题。通常，通过3D扫描获得的模型生成的STL通常具有更多这些错误。这是由于3D扫描的工作原理 - 因为它通常是通过点对点采集，在大多数情况下重建将包括错误。

完成后，STL文件需要由称为“切片器”的软件处理，该软件将模型转换为一系列薄层，并生成包含针对特定类型的3D打印机（FDM）定制的指令的G代码文件打印机）。[引证需要]然后可以使用3D打印客户端软件（加载G代码，并在3D打印过程中使用它来指示3D打印机）打印此G代码文件。

打印机分辨率以每英寸点数（dpi）或微米（μm）为单位描述层厚度和X-Y分辨率。典型的层厚度约为100μm（250 DPI），但有些机器可以打印薄至16μm（1,600 DPI）的层。 X-Y分辨率可与激光打印机相媲美。颗粒（3D点）的直径约为50到100微米（510到250 DPI）。[引证需要]对于该打印机分辨率，指定0.01-0.03 mm的网格分辨率和弦长≤0.016mm会产生最佳STL给定模型输入文件的输出文件。指定更高的分辨率会导致文件更大而不会提高打印质量。

使用现代方法构建模型可能需要几个小时到几天，具体取决于使用的方法以及模型的大小和复杂程度。添加剂系统通常可以将这个时间缩短到几个小时，尽管它根据所用机器的类型以及同时生产的型号的大小和数量而有很大差异。

对于大量生产聚合物产品而言，诸如注射成型的传统技术可以更便宜，但是当生产相对少量的部件时，增材制造可以更快，更灵活并且更便宜。 3D打印机使设计人员和概念开发团队能够使用台式打印机生产零件和概念模型。

对于3D打印生产而言，看似矛盾的，更复杂的对象比不太复杂的对象更便宜。

精加工
虽然打印机生成的分辨率足以满足许多应用，但是以标准分辨率打印所需对象的略微过大的版本，然后使用更高分辨率的减色过程去除材料可以实现更高的精度。

所有增材制造工艺的分层结构不可避免地导致对相对于建筑平台弯曲或倾斜的部件表面的应变踩踏效应。效果很大程度上取决于建筑过程中零件表面的方向。

一些可印刷的聚合物如ABS使用基于丙酮或类似溶剂的化学气相方法使表面光洁度得到平滑和改善。

一些增材制造技术能够在构造零件的过程中使用多种材料。这些技术能够同时打印多种颜色和颜色组合，并且不一定需要绘画。

一些印刷技术需要在构造期间构建用于悬垂特征的内部支撑。必须在完成印刷后机械移除或溶解这些支撑物。

所有商业化的金属3D打印机都涉及在沉积之后将金属组分从金属基底上切割下来。 GMAW 3D打印的新工艺允许对基材表面进行修改以去除铝或钢。

流程和打印机
主要文章：3D打印流程

本节仅应包含3D打印流程的简短摘要。有关如何将其正确地纳入本文主要文本的信息，请参阅Wikipedia：摘要样式。（2017年8月）

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被称为熔融长丝制造的3D打印技术的示意图; 将塑料材料的长丝a）通过加热的移动头b）进料，所述加热的移动头b）熔化并挤出，一层一层地沉积成所需的形状c）。移动平台e）在每层沉积后降低。对于这种技术，需要额外的垂直支撑结构d）来维持悬垂部件

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在RepRapPro Fisher打印机上使用FDM打印的机器人模型（Make杂志的徽标）的间隔拍摄视频。
可以使用大量添加剂工艺。工艺之间的主要区别在于沉积层以创建零件和使用的材料。每种方法都有其自身的优点和缺点，这就是为什么有些公司为用于制造物体的材料提供粉末和聚合物的选择。其他人有时会使用标准的，现成的商业报纸作为生产耐用原型的构建材料。选择机器的主要考虑因素通常是速度，3D打印机的成本，印刷原型的成本，材料的选择和成本以及颜色能力。直接使用金属的打印机通常很昂贵。然而，可以使用较便宜的打印机来制造模具，然后将模具用于制造金属部件。

ISO / ASTM52900-15在其含义中定义了七类增材制造（AM）工艺：粘合剂喷射，定向能量沉积，材料挤出，材料喷射，粉末床熔合，片材层压和还原光聚合。

一些方法熔化或软化材料以产生层。在熔融长丝制造中，也称为熔融沉积成型（FDM），模型或部件通过挤出小珠子或材料流来生产，所述小珠子或材料流立即硬化以形成层。将热塑性塑料，金属丝或其他材料的长丝送入挤出喷嘴头（3D打印机挤出机），其加热材料并打开和关闭流动。 FDM在可以制造的形状变化方面受到一定限制。另一种技术融合了部分层，然后在工作区域向上移动，添加另一层颗粒并重复该过程直到该块已经建立。该过程使用未熔融的介质来支撑正在生产的部件中的悬垂和薄壁，这减少了对该部件的临时辅助支撑的需要。最近，FFF / FDM已直接从颗粒扩展到3D打印，以避免转化为长丝。该过程称为熔融颗粒制造（FPF）（或熔融颗粒制造（FGF）），并且有可能使用更多的回收材料。

激光烧结技术包括选择性激光烧结，金属和聚合物，以及直接金属激光烧结。选择性激光熔化不使用烧结来熔化粉末颗粒，而是使用高能激光完全熔化粉末，以分层方法形成完全致密的材料，其具有与常规制造金属类似的机械性能。电子束熔化是用于金属部件（例如钛合金）的类似类型的增材制造技术。 EBM通过在高真空中用电子束逐层熔化金属粉末来制造部件。另一种方法包括喷墨3D打印系统，其通过铺展一层粉末（灰泥或树脂）并使用类似喷墨的工艺在部件的横截面中印刷粘合剂来一次创建一个模型。利用层压物体制造，将薄层切割成形并连接在一起。

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立体光刻的示意图;发光装置a）（激光或DLP）选择性地照射填充有液态光聚合树脂的罐b）的透明底部c）;固化树脂d）被升降平台逐渐拖动e）
其他方法使用不同的复杂技术固化液体材料，例如立体光刻法。光聚合主要用于立体光刻以从液体中产生固体部分。像Objet PolyJet系统这样的喷墨打印机系统将光聚合物材料以超薄层（16到30微米）喷射到构建托盘上，直到零件完成。每个光聚合物层在喷射后用UV光固化，产生完全固化的模型，可以立即处理和使用，无需后固化。使用多光子光聚合中使用的3D微制造技术可以制造超小的特征。由于光激发的非线性特性，凝胶仅在激光聚焦的地方固化成固体，然后洗掉剩余的凝胶。容易生产小于100纳米的特征尺寸，以及具有移动和互锁部件的复杂结构。另一种方法使用使用LED固化的合成树脂。

在基于掩模图像投影的立体平版印刷术中，3D数字模型由一组水平平面切片。每个切片被转换为二维掩模图像。然后将掩模图像投射到可光固化的液体树脂表面上，并将光投射到树脂上以使其固化成层的形状。连续液体界面生产始于一池液态光聚合物树脂。池底的一部分对紫外线（“窗口”）是透明的，这使树脂固化。物体缓慢上升到足以使树脂流入并保持与物体底部接触。在粉末馈电定向能量沉积中，使用高功率激光来熔化供应到激光束焦点的金属粉末。粉末馈送定向能量过程类似于选择性激光烧结，但是金属粉末仅在此时将材料添加到部件的地方施加。

截至2017年12月，市场上的增材制造系统价格从99美元到500,000美元不等，并且在航空航天，建筑，汽车，国防和医疗替代等行业中受雇。例如，通用电气使用高端模型为涡轮机构建零件。在采用批量生产方法之前，许多这些系统用于快速原型制作。事实证明，高等教育是桌面和专业3D打印机的主要买家，行业专家普遍认为这是一个积极的指标。世界各地的图书馆也成为容纳小型3D打印机的地方，用于教育和社区访问。一些项目和公司正在努力开发适用于家用台式机的经济型3D打印机。这项工作大部分是由DIY /制造商/发烧友/早期采用者社区推动的，并且与学术和黑客社区有更多联系。

应用
主要文章：3D打印的应用

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奥迪RSQ采用快速成型工业库卡机器人制造。

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Shapeways使用石膏印刷印刷的1:20比例的3D自拍

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从霍华德社区学院Makerbot打印的喷气发动机涡轮机。

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3D打印珐琅陶器。

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3D打印雕塑的埃及法老Merankhre Mentuhotep显示在Threeding
在目前的情况下，3D打印或增材制造已经用于制造，医疗，工业和社会文化领域，这有助于3D打印或增材制造成为成功的商业技术。增材制造的最早应用是在制造业的工具室末端。例如，快速原型制作是最早的添加剂变体之一，其使命是减少开发新零件和设备原型的前置时间和成本，这是之前仅使用减法工具室方法，如CNC铣削，车削和精密磨削。在2010年代，增材制造业进入更大程度的生产。

通过将食物逐层挤压成三维物体，正在开发食品的添加剂制造。各种各样的食物是合适的候选者，例如巧克力和糖果，以及扁平食物，例如饼干，意大利面和比萨饼。

3D打印已进入服装领域，时装设计师正在尝试3D打印的比基尼，鞋子和连衣裙。在商业生产中，耐克正在使用3D打印为美式足球运动员制作2012 Vapor Laser Talon足球鞋的原型和制造，New Balance是为运动员制作3D制造定制球鞋。 3D打印已经到了这样的程度，即公司正在打印具有按需定制贴合和造型的消费级眼镜（尽管他们无法打印镜片）。通过快速原型设计，可以按需定制眼镜。

纽约时报的时尚总监兼首席时尚评论家凡妮莎弗里德曼表示，3D打印将为时尚公司带来巨大的价值，特别是如果它转变为购物者自己打印的工具。 “真正意识到这种情况不会很快发生，”她说，“但它会发生，而且它会对我们如何看待知识产权以及供应链中的情况产生巨大变化。”她补充说：“当然，一些品牌可以使用的制造技术将会因技术而发生巨大变化。”

在汽车，卡车和飞机领域，增材制造业开始转变（1）一体式机身和机身设计和生产以及（2）动力总成设计和生产。例如：

2014年初，瑞典超级跑车制造商Koenigsegg宣布推出One：1，这款超级跑车采用了许多3D打印组件。 Urbee是使用3D打印技术安装的世界上第一辆汽车的名称（它的车身和车窗是“打印”的）。
2014年，本地汽车推出了Strati，这是一款功能强大的车辆，完全使用ABS塑料和碳纤维进行3D打印，但动力系统除外。 2015年5月，空中客车公司宣布其新的空中客车A350 XWB包括由3D打印制造的1000多个组件。
2015年，皇家空军欧洲战斗机台风战斗机搭载印刷部件。美国空军已开始使用3D打印机，以色列空军也购买了3D打印机来打印备件。
2017年，GE航空公司透露，它已经使用增材制造设计来制造一个16个零件而不是900个的直升机发动机，对降低供应链的复杂性具有很大的潜在影响。
AM对枪支的影响涉及两个方面：成熟公司的新制造方法，以及制造自己动手枪械的新可能性。 2012年，总部位于美国的防卫分布组织披露计划设计一种可以用任何人用3D打印机下载和复制的塑料3D打印枪支。在国防部发布他们的计划之后，人们提出了关于3D打印和广泛的消费级CNC加工可能对枪支控制有效性产生影响的问题。

以3D打印为中心的疗法的外科手术使用历史始于20世纪90年代中期，其具有用于骨重建手术计划的解剖模型。患者匹配的植入物是这项工作的自然延伸，导致真正个性化的植入物适合一个独特的个体。使用3D打印的个性化仪器进行手术和指导的虚拟计划已经应用于手术的许多领域，包括全关节置换和颅颌面重建，并取得了巨大成功。其中一个例子是在密歇根大学开发的用气管支气管软化症治疗新生儿的生物可吸收的肱骨夹板。由于能够有效地产生促进骨整合的多孔表面结构，因此增量制造用于整形外科植入物（金属）的系列化生产的用途也在增加。预计助听器和牙科行业将成为使用定制3D打印技术的未来发展的最大领域。

2014年3月，斯旺西的外科医生使用3D打印部件重建了一名在交通事故中严重受伤的摩托车手的面部。 2018年5月，3D打印已用于肾脏移植以挽救一名三岁男孩。截至2012年，生物技术公司和学术界已经研究了3D生物印刷技术，以用于组织工程应用，其中使用喷墨印刷技术构建器官和身体部位。在该过程中，活细胞层沉积在凝胶介质或糖基质上并缓慢地形成以形成包括血管系统的三维结构。最近，已经创建了一种与芯片属性相匹配的心脏芯片。

在2018年，3D打印技术首次用于创建发酵中细胞固定的基质。选择固定在3D印刷尼龙珠上的丙酸丙酸丙酸杆菌产生丙酸作为模型研究。结果表明，那些3D打印的珠子能够促进高密度细胞附着和丙酸生产，这可以适应其他发酵生物过程。

2005年，学术期刊开始报道3D打印技术可能的艺术应用。截至2017年，国内3D打印已经吸引了超越业余爱好者和爱好者的消费者观众。现成的机器非常有能力生产实用的家庭应用，例如装饰物。一些实际示例包括工作时钟和用于家用木工机器的齿轮以及其他目的。与家庭3D打印相关的网站往往包括背板，衣帽钩，门把手等。

3D打印，特别是开源3D打印机，是进入课堂的最新技术。一些作者声称3D打印机在STEM教育中提供了前所未有的“革命”。此类声明的证据来自于学生在课堂上快速原型制作的低成本能力，以及从开放式硬件设计形成开源实验室制造低成本高质量科学设备。 3D打印的未来应用可能包括创建开源科学设备。

在过去几年中，3D打印在文化遗产领域被广泛用于保存，修复和传播目的。许多欧洲人和北美博物馆购买了3D打印机，并积极重建他们遗物的遗失物。大都会艺术博物馆和大英博物馆已开始使用他们的3D打印机创建博物馆商店中的博物馆纪念品。其他博物馆，如国家军事历史博物馆和瓦尔纳历史博物馆，已经走得更远，通过在线平台销售Threeding他们的文物的数字模型，使用Artec 3D扫描仪创建的3D打印友好文件格式，每个人都可以在3D打印家。

3D打印软致动器是3D打印技术的一种不断增长的应用，其已经在3D打印应用中找到了它的位置。这些软驱动器正在开发用于处理软结构和器官，特别是在生物医学领域，并且人与机器人之间的相互作用是不可避免的。大多数现有的软致动器是通过传统方法制造的，这些方法需要手工制造器件，后处理/组装和冗长的迭代，直到实现制造成熟。为了避免当前制造工艺的繁琐和耗时，研究人员正在探索适当的制造方法，以有效地制造软致动器。因此，引入了3D打印的软致动器，以更快和更便宜的方式彻底改变具有定制几何，功能和控制特性的软致动器的设计和制造。它们还可以将所有执行器组件整合到一个结构中，无需使用外部接头，粘合剂和紧固件。

法律方面
知识产权
另请参见：免费硬件
3D打印在某些制造行业已存在数十年，其中许多法律制度可能适用，包括专利，工业品外观设计权，版权和商标。然而，如果3D打印机成为主流并且个人或业余爱好者社区开始制造供个人使用，非营利性分销或出售的物品，那么这些法律将如何适用的判例并不多。

任何上述法律制度都可能禁止分发3D打印中使用的设计，或者分发或销售打印物品。为了被允许做这些事情，在涉及活跃的知识产权的情况下，一个人必须联系所有者并要求许可证，这可能带有条件和价格。但是，许多专利，设计和版权法包含对受知识产权（IP）保护的发明，设计或艺术品的“私人”，“非商业”使用的标准限制或例外。该标准限制或例外可能会将此类私人非商业用途置于知识产权范围之外。

专利涵盖发明，包括工艺，机器，制造商和物质成分，并且有限的持续时间因国家而异，但通常从申请之日起20年。因此，如果某种类型的车轮获得专利，则打印，使用或销售这种车轮可能会侵犯该专利。

版权包含在有形的固定媒介中的表达，并且通常持续作者的生命以及此后的70年。如果有人制作雕像，他们可能对该雕像的外观有版权，所以如果有人看到那个雕像，他们就不能分发设计来印刷相同或相似的雕像。

当一个特征具有艺术性（可着作权）和功能性（可获得专利性）的优点时，当问题出现在美国法院时，法院经常认为该特征不具有版权，除非它可以与该项目的功能方面分开。在其他国家，法律和法院可以采用不同的方法，例如，允许将有用设备的设计作为工业设计进行注册（作为一个整体），但有理解的是，在未经授权的复制的情况下，只有非功能特征可以根据设计法声明，而任何技术特征只有在有效专利涵盖的情况下才能声明。

枪支立法和管理
主要文章：3D打印枪支
美国国土安全部和联合区域情报中心发布了一份备忘录，称“三维（3D）打印能力的显着进步，枪械部件免费数字3D打印文件的可用性以及文件共享管理难度可能会带来公共安全获得或制造3D打印枪的不合格枪手的风险“以及”禁止3D打印武器的提议立法可能会阻止但不能完全阻止他们的生产。即使新法规禁止这种做法，这些3D的在线分发可打印文件将像任何其他非法交易的音乐，电影或软件文件一样难以控制。“

试图通过互联网限制枪支计划的分配被认为是无法阻止DeCSS的广泛分发，这使得DVD翻录成为可能。在美国政府让国防分发公司取消计划之后，它们仍然可以通过海盗湾和其他文件共享网站广泛使用。来自英国，德国，西班牙和巴西的计划下载量很大。一些美国立法者提出了关于3D打印机的法规，以防止它们被用于打印枪。 3D打印倡导者已经提出，这样的规定将是徒劳的，可能削弱3D打印行业，并可能侵犯言论自由权，早期的3D打印先驱Hod Lipson教授建议可以控制火药。

在国际上，枪支控制通常比美国更严格，一些评论员说，由于替代枪支不容易获得，因此可能会更强烈地感受到这种影响。英国官员指出，根据枪支管制法生产3D打印枪是非法的。欧洲刑警组织表示，犯罪分子可以获得其他武器来源，但指出随着技术的进步，影响的风险将会增加。

航空航天监管
在美国，FAA预计会使用增材制造技术，并一直在考虑如何最好地规范这一过程。 FAA对此类制造具有管辖权，因为所有飞机部件必须在FAA生产批准或其他FAA监管类别下制造。 2016年12月，FAA批准为GE LEAP发动机生产3D打印燃料喷嘴。航空律师Jason Dickstein认为增材制造仅仅是一种生产方法，应该像其他生产方法一样加以规范。他建议美国联邦航空局的重点应放在解释合规性的指导上，而不是改变现有规则，现有的法规和指导允许公司“建立一个能够充分反映监管质量保证需求的强大质量体系”。

健康和安全

有人建议将本节拆分为另一篇题为“3D打印的健康与安全危害”的文章。（讨论）（2018年10月）

另见：纳米材料的健康和安全危害
由于近来3D打印设备的激增，对3D打印的健康和安全问题的研究是新的并且正在开发中。 2017年，欧洲工作安全与健康局发布了一份关于3D打印过程和材料的讨论文件，该技术对职业安全和健康的潜在影响以及控制潜在危害的途径。大多数问题涉及气体和材料暴露，特别是纳米材料，材料处理，静电，运动部件和压力。

美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）的一项研究指出，融合细丝的颗粒物排放在印刷开始后几分钟达到峰值，并在印刷结束后100分钟恢复到基线水平。熔融长丝打印机的排放物可包括大量超细颗粒和挥发性有机化合物（VOC）。

由于尺寸，化学性质和发射颗粒数量的差异，来自排放物的毒性因源材料而异。过量接触挥发性有机化合物会导致眼睛，鼻子和喉咙的刺激，头痛，失去协调和恶心，并且融合细丝打印机的一些化学物质排放也与哮喘有关。基于动物研究，有时用于熔丝印刷的碳纳米管和碳纳米纤维在纳米粒子尺寸时可引起肺部效应，包括炎症，肉芽肿和肺纤维化。

截至2018年3月，美国政府仅针对有限数量的化合物制定了3D打印机排放标准。此外，少数既定标准解决了工厂条件，而不是家庭或其他可能使用打印机的环境。

使用粉末金属的碳纳米颗粒排放和工艺是高度可燃的并且增加了粉尘爆炸的风险。从用于熔丝印刷的金属粉末中涉及的爆炸中注意到至少一例严重损伤。其他一般健康和安全问题包括UV灯和打印头块的热表面，UV灯的高压，紫外线辐射以及运动部件可能造成的机械伤害。

NIOSH报告中提到的问题通过使用制造商提供的盖子和完整的外壳，使用适当的通风，使工人远离打印机，使用呼吸器，如果卡住了关闭打印机，以及使用低排放打印机和细丝来减少。从用于熔丝的金属粉末中涉及的爆炸中注意到至少一例严重损伤。已发现个人防护设备是最不理想的控制方法，建议仅用于增加进一步的保护并结合经批准的排放保护。

在印刷后完成零件的后处理活动也存在对健康和安全的危害。这些后处理活动可以包括化学浴，打磨，抛光或蒸汽暴露以细化表面光洁度，以及一般的减成制造技术，例如钻孔，铣削或车削以修改印刷的几何形状。如果不使用适当的个人防护设备（如呼吸器或安全眼镜），任何从打印部件上移除材料的技术都有可能产生可能被吸入或导致眼睛受伤的颗粒。腐蚀性浴通常用于溶解某些3D打印机使用的支撑材料，使其能够打印更复杂的形状。这些浴缸需要个人防护设备，以防止暴露的皮肤受伤。

卫生监管
虽然不存在特定于3D打印机发射的职业暴露限制，但是3D打印中使用的某些源材料（例如碳纳米纤维和碳纳米管）已经在纳米颗粒尺寸上建立了职业暴露限制。

由于三维成像通过将材料融合在一起来创建物品，因此在使用三维成像制作的一些设备中存在层分离的风险。例如，2013年1月，美国医疗器械公司DePuy回忆起他们的膝盖和髋关节置换系统。这些设备是由金属层制成的，并且刨花已经松动 - 可能会伤害患者。

冲击
从今天的婴儿期开始，增材制造要求制造公司灵活，不断改进所有可用技术的用户，以保持竞争力。增材制造的倡导者也预测，这种技术发展的趋势将对抗全球化，因为最终用户将做大部分自己的制造，而不是从事贸易来购买其他人和公司的产品。然而，将新的添加剂技术真正整合到商业生产中更多的是补充传统的减法方法而不是完全取代它们。

未来学家杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin）声称，3D打印标志着第三次工业革命的开始，继19世纪末开始主导制造业的生产线组装之后。

社会变革

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路牌温得和克，纳米比亚，给3D打印做广告，2018年7月。
自20世纪50年代以来，许多作家和社会评论家都在一定程度上推测了商业上可负担的增材制造技术的出现可能带来的社会和文化变革。从这些调查中得出的更值得注意的想法之一是，随着越来越多的3D打印机开始进入人们家中，家庭和工作场所之间的传统关系可能会进一步受到侵蚀。同样，也有人建议，随着企业更容易在全球范围内传输新物体的设计，因此对高速货运服务的需求也可能会减少。最后，考虑到现在可以轻松复制某些对象，还有待观察是否会对当前的版权立法进行修改，以便利用广泛可用的新技术保护知识产权。

随着3D打印机越来越容易被消费者访问，在线社交平台已经发展为支持社区。这包括允许用户访问诸如如何构建3D打印机等信息的网站，以及讨论如何提高3D打印质量和讨论3D打印新闻的社交论坛，以及专用于共享3D模型的社交媒体网站。 RepRap是一个基于维基的网站，旨在保存有关3D打印的所有信息，并已发展成为一个旨在为每个人带来3D打印的社区。此外，还有其他网站，如Pinshape，Thingiverse和MyMiniFactory，它们最初创建时允许用户发布3D文件供任何人打印，从而降低共享3D文件的交易成本。这些网站允许用户之间进行更多的社交互动，创建专门用于3D打印的社区。

有些人提请注意以Commons为基础的同行制作与3D打印和其他低成本制造技术的结合。随着范围经济的发展，可以克服永恒增长系统的自我强化幻想，在这里，社会可以发挥重要作用，有助于将整个生产结构提升到更高可持续性和定制生产力的高原。。此外，确实存在许多问题，问题和威胁，这是由于生产资料的民主化，特别是有关物质的民主化。例如，先进纳米材料的可回收性仍受到质疑;武器制造可能变得更容易;更不用说对假冒和知识产权的影响了。可以认为，与竞争动态与规模经济相关的工业范式相反，基于Commons的同行生产3D打印可以发展范围经济。虽然规模的优势在于廉价的全球运输，但范围经济共享基础设施成本（无形和有形的生产资源），利用制造工具的能力。继Neil Gershenfeld认为“世界上一些最不发达的地区需要一些最先进的技术”，基于Commons的同行制作和3D打印可能提供必要的工具，可以在全球范围内思考，但在本地采取行动以满足某些需求。

拉里·萨默斯（Larry Summers）为执行日常任务的人写了关于3D打印和其他技术（机器人，人工智能等）的“毁灭性后果”。在他看来，“已经有更多的美国男性参与残疾保险，而不是从事制造业的生产工作。而且这些趋势都是错误的方向，特别是对于技术水平较低的人来说，因为体现人工智能的资本能力取代了白领未来几年，蓝领工作将迅速增加。“萨默斯建议更积极的合作努力，以解决“无数设备”（例如，避税天堂，银行保密，洗钱和监管套利），使巨额财富的持有者“避免支付”收入和遗产税，并使其更多难以积累巨额财富而不需要“巨大的社会贡献”作为回报，包括：更有力地执行反垄断法，减少对知识产权的“过度”保护，更多地鼓励可能使工人受益的利润分享计划并给予他们积累财富，加强集体谈判安排，改善公司治理，加强金融监管以取消对金融活动的补贴，放宽土地使用限制，可能导致富人的房地产价值不断上升，更好为年轻人提供培训和为失业工人提供再培训，并增加对下属的公共和私人投资结构发展 - 例如，在能源生产和运输方面。

迈克尔斯宾塞写道：“现在来了......强大的数字技术浪潮正在日益复杂的任务中取代劳动力。这种劳动力替代和脱媒的过程已经在服务部门进行了一段时间 - 想想ATM，网上银行，企业资源规划，客户关系管理，移动支付系统等等。这场革命正在向商品生产蔓延，机器人和3D打印正在取代劳动力。“在他看来，数字技术的绝大部分成本在一开始就是硬件设计（例如3D打印机），更重要的是，创建使机器能够执行各种任务的软件。 “一旦实现这一目标，硬件的边际成本相对较低（随着规模的增加而下降），复制软件的边际成本基本上为零。有一个巨大的潜在全球市场可以分摊设计的前期固定成本和测试，投资[数字技术]的动力是令人信服的。“

Spence认为，与以前的数字技术不同，这些技术促使企业在全球范围内部署未充分利用的有价值劳动力，当前数字技术浪潮中的激励力量“通过替代劳动力来降低成本”。例如，随着3D打印技术成本的下降，“很容易想象”生产可能变得“非常”局部和定制。此外，生产可以响应实际需求而不是预期或预测需求而发生。斯宾塞认为，无论多么便宜，劳动力将成为增长和就业扩张的不太重要的资产，劳动密集型，以流程为导向的制造业变得不那么有效，而且重新本地化将出现在发达国家和发展中国家。在他看来，生产不会消失，但劳动密集程度会降低，所有国家最终都需要围绕数字技术和支持其部署和扩展的人力资本重建其增长模式。斯宾塞写道：“我们正在进入的世界是最强大的全球流动将是思想和数字资本，而不是商品，服务和传统资本。适应这一点将需要转变思维方式，政策，投资（特别是在人类资本），很可能是就业和分配的模式。“

Naomi Wu认为在中国教室（死记硬背是标准的）中使用3D打印来教授设计原则和创造力，这是该技术最令人兴奋的最新发展，更普遍地认为3D打印是下一个桌面出版革命。

另见
3D bioprinting
3D Manufacturing Format
Actuator
Additive Manufacturing File Format
AstroPrint
Cloud manufacturing
Computer numeric control
Delta robot
Fusion3
Laser cutting
Limbitless Solutions
List of 3D printer manufacturers
List of common 3D test models
List of emerging technologies
List of notable 3D printed weapons and parts
Magnetically assisted slip casting
MakerBot Industries
Milling center
Organ-on-a-chip
Robocasting
Self-replicating machine
Ultimaker
Volumetric printing

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