Module 01 · Course Orientation & Origins of Desktop 3D Printing课程导读与桌面 3D 打印的起源
01-01-01 - What is “Desktop” 3D Printing?桌面与工业级 3D 打印机
什么是桌面级3D打印机？
桌面级3D打印机与工业级3D打印机有何区别？它们是否同样属于增材制造（Additive Manufacturing, AM）的一部分？在本课程的开篇，我们将简要探讨以下几个内容：
- 桌面级3D打印技术的独特之处
- 这一技术在过去十年中流行的背景
- 它如何重新激发了工业技术的创新
- 与其他数字化制造技术的差异化因素
3D打印技术的背景
3D打印技术已经有30多年的历史：
- 1984年，Chuck Hull 发明并商业化了光固化成型（Stereolithography, SLA）。
- 80年代末，Scott Crump 发明了熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling, FDM），并在90年代成功商业化。这是目前桌面级3D打印机最常用的增材制造技术。
增材制造通过计算机指导设备将数字模型以原材料形式构建为实物，与传统减材制造截然相反，后者依赖于模具、工具或切削工艺。
桌面级3D打印机的定义
尺寸与价格：核心区分点
桌面级3D打印机是价格低于5000美元的增材制造设备：
- 超过此金额，设备通常会被归类为商业级投资工具。
- 桌面级3D打印机的类别包括：微型便携型、消费型、专业型等。此外，还有接近工业级的台式机和中型打印机。
市场定义可能会因地域和环境而有所不同，但最终的标准或将由市场供需决定。
桌面级3D打印机之前的时代
工业级3D打印的特点
在21世纪初，3D打印已被广泛应用于工程设计和制造流程中，主要用于快速原型制造（Rapid Prototyping）：
- 目的是在生产工具、模具和生产线投入巨额成本前，生成物理样品以供验证设计的完整性和可行性。
- 当时的3D打印设备通常是冰箱大小，价格在6万至数百万美元之间。
在这一阶段，桌面级3D打印机的概念几乎是不可想象的，类似于计算机时代初期设想“口袋主机”的难度。
变革的驱动因素：RepRap运动
RepRap运动（Replicating Rapid Prototyper），由英国巴斯大学的Adrian Bowyer博士发起：
- 理念：制造简单、廉价且可自我复制的3D打印机。
- 目标技术：优先研发熔融沉积成型（FFF），因其：
- 运动部件少、材料安全且便宜。
- 基础专利过期，使其进入公众领域。
尽管RepRap的目标是实现完全自我复制，目前仍需依赖外部零件（如传感器、微控制器、步进电机），称为“维生素”（Vitamins）。RepRap设备往往会体现出组装者的个人风格。
桌面级3D打印机的起点
虽然桌面级3D打印机受到RepRap运动的启发，但两者在目标上存在明显差异：
- RepRap运动：追求自我复制和开放创新。
- 桌面级3D打印机：专注于稳定、高效的物体打印。
一些关键公司和人物将两者连接起来：
- MakerBot：Zach Smith 发明了首款实惠的桌面级3D打印机Cupcake CNC。
- Ultimaker：Eric de Bruijn 设计出更符合消费者需求的设备。
两种路径的交汇推动了增材制造生态系统的变革，为桌面级3D打印技术开辟了全新市场。
桌面级3D打印技术的贡献
解锁新用途
桌面级3D打印通过互联网社区的协作和快速迭代：
- 激发了新用例场景。
- 吸引了更广泛的用户群体。
- 成本效益显著提升，使其在工业级设备停滞不前时脱颖而出。
逐渐达到工业级水平
专业桌面级3D打印机的性能、质量和可靠性已逐步接近工业级设备，但价格却低数十倍，甚至百倍。这种模糊的界限可能会导致市场重新定义这些设备的分类。
推荐资源
如果对桌面级3D打印的发展历史感兴趣，以下资源值得进一步探索：
- Netflix纪录片：《Print the Legend》
- 在线文章：许多关于这一新兴技术的实时记录可以通过互联网存档工具（如Wayback Machine）查阅。
🌟 总结：桌面级3D打印机的诞生与发展是一个互联网时代的奇迹，其迅速崛起对增材制造技术和市场产生了深远影响。