历史访谈：以下保留原稿中的研究经历与个人观点。
3D打印技术就像它字面意思，就是通过一层一层打印堆积成一个三维的形状。其实3D打印技术的概念在1970年就开始出现，主要为光固化技术。
但在2009年左右，3D打印技术开始给大家留下深刻的印象，这一技术为熔融沉积建模3D打印技术，大家所熟悉的塑料打印就是其中的一种。将热熔性的丝状材料加热熔融，一层一层打印出来，形成一个三维的结构。现在3D打印技术渐渐被应用于不同领域，比如说生物打印。
传统 VS 新科技
相比于传统的生产线模具的打印制备方式，3D打印有什么独特的优点吗？
橘子汽水：过去传统的技术，要制作一个物件，你先要做一个模具，再通过倒模得到所需的结构。
3D打印技术与传统技术最大的不同是它能够节约时间成本，免去了复杂的过程，无需模具、一次成型，比如说我现在想要某个特定的形状，用3D打印技术就可以快速实现，理论上讲能打印各种各样的结构。
比较人性化的一点是比如说我需要一个结构，那我只要需要建模一下这个结构我就能打印出来，但是传统的技术的话，我可能先要做个模具，倒模是比较复杂比较麻烦的步骤。或者说传统的制造术是一个减法的过程，而3D打印则是一个加法的过程。
3D打印技术在经济成本上会更便宜吗？
橘子汽水：经济成本这个就得看不同的领域，我个人认为如果以量产来看，那肯定是传统的技术更加便宜，因为我只要做一个模具之后就可以不断的生产。但是3D打印的话，它在量产这个方面可能就没有这么大的优势了。
所以3D打印技术在经济成本上面可能优势也没有那么大，但是如果并不是用于量产的话，比如说我需要一个特殊的形状，那3D打印是占优势的。所以这个技术更适合个性化的定制，很适用于家庭，现在有很多人有3D家庭打印机，比如说我想要一个手机支架，我可以自己打印一个结构就能用，因为一个手机支架的话对于我们而言成本是蛮低的，而且我想要什么样的形状都可以。
在精度和可控性上面，3D打印技术有什么独特优势吗？
橘子汽水：其实和传统的技术相比的话，并不是说它就一定优于传统的技术的，3D打印技术是一个广义的概念，它还有很多分类，就拿生物打印这一方面来说，因为生物打印跟其他传统的比如说塑料打印的技术还不是非常一样。比如说生物打印有喷墨式的，可以类比为我们喷墨式的打印机，它的精度相对而言还是比较高。其他还有激光辅助式、光固化、挤出型的3D打印技术。
相对来说挤出型是最广泛使用的一种打印模式，它的精度稍微低一点，其他的几种3D打印方式的精确度相对而言会比挤出型的更高一点。但是整体而言的话，我觉得它们还是没有传统的打印技术的精度那么高，如果需要达到高精度打印的话，相应的投入成本也会上涨很多。
3D打印的四种模式
一、挤出型3D打印技术。
橘子汽水：挤出型是最广泛使用的一个生物打印技术，但是它的精度稍微低一点，因为它的精度是由针头的尺寸来决定的，目前最小的针头尺寸大概是100微米直径，如果说你有相应的特定的需求的话，你也可以做玻璃拉丝的那种针头，它的直径可以达到30~40微米，但是相应的因为它是用玻璃做出来的，所以针头就很容易断，这是它的一个缺点。
二、喷墨式3D打印技术。
橘子汽水：喷墨式有两种喷头，压电或热力驱动，将生物墨水一滴一滴喷出来，经过层层打印，堆积形成一个三维结构的打印技术，这个技术的关键就在于如何保证微滴相互黏结融合在一起。其实跟传统的打印机是差不多的，只不过它里面的墨水换成了生物墨水，比如说一些细胞或者生物材料溶液和细胞培养液混合起来的一个生物墨水，替换了我们传统意义上的墨水来打印3D的结构，主要应用于生物方向。
喷墨式打印由于喷头的驱动压力较小，受限于低粘度的材料和低浓度的细胞，如果浓度太高的话，制作是比较困难的，低粘度的话就会比较方便，但是低粘度的材料打印出的材料强度较低，不利于后续的操作，所以这就使得适用于喷墨式打印的生物材料范围变窄。另外喷墨式的喷头会对细胞造成机械或者热损伤，这也是喷墨式打印的一大缺点。
卡路里：是不是可以简单理解为我们有一个三维的设计，这个打印机它就知道每一层打什么样的形状，然后就一层一层的去喷材料把3D慢慢打印出来是吗？
橘子汽水：其实所有的3D打印在原理上都是一样的，都是设计一个我想要的三维结构，3D打印机的软件会把3D结构一层一层的分割，根据你设计的高度，比如说我每一层设计为100微米的话，三维结构就会被切割成n个100微米厚度的一层一层的结构，打印完一层之后，再打印第二层这样一层一层叠加起来的。
三、激光辅助式3D打印技术。
橘子汽水：激光辅助的话是不大一样的，将一层激光吸收材料涂抹在玻璃基底上，再将生物墨水均匀的涂覆在激光吸收层，激光穿透玻璃基底使得吸收材料产生气泡，从而驱动生物墨水脱离平台，沉积到下面的成形平台，通过移动激光光源，形成一个三维结构。
四、光固化3D打印技术。
橘子汽水：光固化的话它就是类似于所有的材料都在一个容器里面。在容器里面有一个类似于升降台一样的平台，紫外光通过数字微镜装置投射到生物墨水表面，被照射区域的材料开始固化，没有光照的地方就没有交联，在完成一层的固化之后，升降台往下降相应的高度，也就是你打印的层高，从而逐层固化得到三维结构。
五、现在有没有做减法的3D打印模式？
橘子汽水：传统的制造业用的是一个减法的过程，而3D打印的概念则是一个加法的过程，比如在生物方向，基本上都是类似于从下而上、bottom up，由小堆积变大的。在金属或者塑料方面可能会有减法的模式，类似于雕刻机那种。
如何得到一个3D打印的物件
如果用一台3D打印机打印一个长城，实际操作的流程大概是什么样的？
橘子汽水：打印一个长城，首先你得建模，就是设计一个长城的三维结构。你可以用 solidworks画一个三维的结构，然后保存为STL文件格式，导入这个文件到打印机自带的软件或者切片软件，比如Cura，在这些软件里你可以设定相应的参数，比如喷头直径、打印速度、耗材种类、耗材直径、填充密度等，根据你设置的参数，3D打印软件就可以直接将建成的长城“分割”成逐层的截面，在每一层，它都会有自己的打印路径，之后就可以直接打印了。
在材料方面，最容易上手的就是塑料打印，常用的两种耗材是PLA和ABS，以线圈的形式使用。打印前，先对打印机喷头进行加热，插入耗材，高温熔化耗材，夹住耗材的齿轮转动控制耗材的挤出，当耗材挤出后接触到室温，固化。由于喷头在打印的过程是通过读取文件中的横截面信息，所以就很容易的形成一层结构，当完成一层的打印之后，平台会在z轴方向下降一个截面厚度，进行第二层的打印，不断重复，最终制造出一个实体。
一般而言，打印出的塑料结构是很容易剥离平台的，因为在打印长城这个实体之前，会先打印一个网状的基底，便于后续的剥落，所以它不会在平台上留有什么痕迹。
唯一需要注意的就是在打印之前要注意喷头。因为喷头可能会容易堵住，或者说因为它在打印之前有一个校准的过程，校准的时候它会喷出一些材料，你要及时清理喷头，如果不清理喷头，就会有一些残余的材料在表面，可能会影响你打印的结构，但是整体而言，你就放在那边打，十几个小时之后就能拿到你想要的东西了。
塑料的话就是这样操作，操作起来会比较方便，初学者就很容易上手，唯一难的就是自己设计一个结构，但是现在有很多网站，比如thingiverse，上面会有设计好的供大家共享的一些三维的结构，你可以直接下载下来之后然后直接使用。
通常3D打印一个结构需要多长时间？
橘子汽水：得看尺寸，对于熔融沉积建模，也就是常见的塑料打印，打印机配备的针头都是一定的，一般是400微米的直径，参数几乎是不用更改的，不过你可以改变针头的移动速度，一般速度是控制在10~30毫米每秒，所以打印时间就取决于你需要打印结构的大小了。
对于不同的应用场景，3D打印所需要的材料有什么不同的要求吗？
橘子汽水：金属也是可以用于3D打印的，只不过它需要更高的温度，像我们生物方面就是水凝胶这一类的生物材料可以被用于3D打印，适用于挤出型3D打印的水凝胶最重要的要求就是需要有剪切稀化性能。
科普分享人：橘子汽水
文字编辑：饭团，卡路里
语音编辑：蜜桃乌龙
采访：饭团，卡路里
录音：蜜桃乌龙
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编辑补注
3D打印属于增材制造；铣削、雕刻等移除材料的工艺属于减材制造，两者应区分。传统制造还包括铸造、注塑等成形工艺，不应一概称为减材过程。本文有关针头尺寸、速度、精度和成本的数值或比较保留为访谈中的经验表述，不代表所有设备的统一标准。
原稿“概念在1970年开始出现”的确切起点尚未核实。3D Systems的公司历史记录了Chuck Hull于1984年申请立体光刻专利、1986年成立公司的节点，但这些记录并不能单独证明3D打印全部早期历史的起点。
补充参考资料
来源与编辑记录
根据博士科普公众号留存的完整访谈稿恢复。原始发布日期待核对。
