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三、比较：3D打印区别于其他制造工艺有哪些优势和劣势？

   相对于等材制造工艺与减材制造工艺，3D打印具有许多的优势，已有很多文章进行了详细的分析与阐述。笔者认为，相对于传统的制造工艺，3D打印具有如下三个主要的优势：

   1. 设计空间。对于几何结构复杂物品（比如内部有非常复杂的拓扑结构或空腔结构的物品），传统的制造工艺是无法进行加工的，需要将物品进行分解分别加工再组装。而3D打印将物体分解成一层一层的2D区域，因此加工任意复杂的物体都没有问题，加工精度只是取决于打印机所能输出的小材料颗粒。这是3D打印带给我们大的优势，能让设计者设计任意复杂的几何形状，设计空间。正是这个优势，给了我们在几何设计与优化方面大量需要解决的问题，后面会详述。




如果将3D打印比作做一道菜，材料就是菜的原料，设备就是锅，而建模则是菜谱和制作方法。建模作为3D打印的“大脑”，在成型过程中起到至关重要的作用，这正是我们从事计算机图形学和几何建模的研究工作者的研究工作。因此，计算机图形学是3D打印中的不可或缺的一个重要研究领域。在计算机图形学中，近年来出现大量的有关几何、结构设计与优化的研究，笔者也在这方面做了系列的研究工作，后面会详述。

六、3D打印设备技术简介

   现有的3D打印设备有很多种，设备是与材料配合来设计的。这里只是简单罗列一下常见的一些3D打印设备（主要来自于Medtec），更更详细的资料可从网上获取。

   1. 分层实体成型工艺（LOM）：这是历史为悠久的3D打印成型技术。LOM技术成型多使用纸材、PVC薄膜等材料，价格低廉且成型精度高。激光切割器将沿着工件截面轮廓线对薄膜进行切割，可升降的工作台能支撑成型的工件，并在每层成型之后降低一个材料厚度以便送进将要进行粘合和切割的新一层材料，后热粘压部件将会一层一层地把成型区域的薄膜粘合在一起。

  4. 4D打印：智能材料(***art Material)，在外界环境激励下，如温度场、电磁场、湿度、光等，能够自动完成相应的反应（比如膨胀或收缩）。4D打印技术是指由3D打印技术制造的智能材料结构，在一定的环境激励下，可以随时间产生形状结构的变化。4D打印技术相比于3D打印技术增加了一个额外的维度：时间t；广义来讲，在4D打印中t是广义的，它是可表征一切智能打印材料中所隐含的可变参量的总代表。4D打印对于制造业所带来的变革将是深远的，具有非常广阔的应用前景。