3D 打印小物件（3d打印小饰品）

2025年4月13日，一则振奋人心的消息登上了《人民日报》——我国首次在模拟微重力环境下应用冷阴极电子枪实现“太空级”3D打印 ，打破了该技术长期被国外垄断的局面。中国航空制造技术研究院研究员、冷阴极电子枪研发团队负责人许海鹰告诉记者，“该设备有望成为我国‘太空制造’中的加工利器”。这一突破不仅标志着我国航天制造技术的重大进步，也让3D打印这个充满魅力的领域再次成为公众关注的焦点。

“太空级”3D打印原理样机内部结构。

3D打印是什么？

3D打印，又称增材制造，与传统的减材制造（如切削、打磨等去除材料的方式）截然不同。它基于三维CAD模型数据，通过增加材料逐层制造的方式，将计算机中的虚拟三维模型变成实实在在的三维实体物件 。简单来说，就像是搭积木，打印机把材料一层一层地堆积起来，最终构建出完整的物体。

在3D打印的过程中，首先需要利用计算机辅助设计（CAD）软件或3D扫描仪创建三维模型，这就像是搭建房屋前绘制的设计蓝图；接着，通过切片软件将三维模型切成一系列薄片，并确定每层的厚度和其他打印参数；随后，3D打印机根据这些参数，将打印材料逐层沉积，逐渐构建出物体的形状；打印完成后，还可能需要进行后处理，如去除支撑结构、打磨、上色等，以使成品达到预期的效果。

3D打印的发展历程

3D打印的起源可以追溯到上世纪。1981年，小玉英夫博士申请了快速原型设备的专利，为3D打印技术的发展埋下了种子 。1983年，查克·赫尔发明了SLA（立体光固化成型技术）3D打印技术，并在1986年创建并商业化了SLA和STL文件格式，创立3D Systems公司，发布第一个商业产品SLA-1，3D打印技术由此正式诞生。

此后，3D打印技术迎来了快速发展期。1988年，Scott Crump发明了热熔解积压成形（FDM）的3D打印技术，并成立Stratasys公司；1989年，美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard博士研制成功选择性激光烧结技术（SLS） 。进入90年代，麻省理工学院的科学家们也在3D打印领域不断取得突破，如1993年发明三维打印技术（3DP），1995年，该校毕业生创立三维打印企业Z Corporation。1996年，“3D打印机”这一专业名称首次出现，3D Systems、Stratasys、Z Corporation三家企业分别推出了3D打印机产品 。

此后，3D打印技术不断革新，应用领域也不断拓展，从最初的工业制造逐渐延伸到医疗、教育、建筑、航空航天等多个行业。在医疗领域，它可以定制牙科、骨科植入物，甚至打印人工肝脏等组织器官；在教育领域，能帮助学生更直观地理解复杂的科学概念，提升空间思维和实践能力；在航空航天领域，3D打印可以制造出复杂的零部件，减轻飞行器重量，提高性能。

生物基可降解材料在3D打印中的应用

随着环保意识的增强和可持续发展理念的深入人心，生物基可降解材料在3D打印领域的应用越来越受到关注。

生物基可降解材料来源于可再生资源，如植物淀粉、纤维素、木质素、聚乳酸（PLA）等 。与传统的石油基塑料相比，它们具有显著的环保优势。首先，这些材料在自然环境中能够被微生物分解，不会像普通塑料那样造成长期的环境污染，减少了白色垃圾的产生。其次，其生产过程对石油等不可再生资源的依赖较低，有助于缓解能源压力和资源短缺问题。此外，许多生物基可降解材料还具有良好的生物相容性，这使得它们在医疗领域，尤其是组织工程和药物输送等应用中具有独特的优势，不会对人体产生排斥反应。

医疗领域：在组织工程中，科学家们利用3D打印技术，以聚乳酸（PLA）等生物基可降解材料为原料，打印出具有特定结构的组织支架 。这些支架可以为细胞的生长和增殖提供支撑，引导组织的再生。例如，通过3D打印制造的骨组织支架，能够精确地匹配患者骨缺损的形状和大小，促进新骨组织的形成，帮助患者更好地恢复骨骼功能。在药物输送系统中，3D打印可以制造出个性化的药物载体3D 打印小物件，通过控制材料的降解速度，实现药物的精准释放，提高治疗效果。

食品领域：随着3D打印技术在食品行业的探索，生物基可降解材料也找到了用武之地。一些可食用的生物材料，如淀粉、明胶等，被用于3D打印个性化的食品。比如，可以根据消费者的营养需求和口味偏好，打印出形状独特、营养均衡的食品。同时，这些可降解的食品包装材料也在研发和应用中，有望减少食品包装对环境的污染。

日常用品领域：在日常生活中，一些使用生物基可降解材料3D打印的产品也开始出现。例如，用PLA打印的手机壳、文具、家居装饰品等，不仅具有良好的外观和实用性，而且在废弃后能够自然降解，符合环保的生活理念。这些产品的出现，为消费者提供了更加环保和可持续的选择。

生物基可降解材料在3D打印领域的发展前景十分广阔。随着技术的不断进步，材料的性能将不断优化，成本也有望进一步降低，从而推动其在更多领域的大规模应用。在未来3D 打印小物件，我们或许可以看到：

更加个性化的医疗解决方案：3D打印结合生物基可降解材料，能够为每个患者量身定制医疗器械、植入物和药物，实现真正的精准医疗，提高医疗效果和患者的生活质量。

可持续的大规模生产：在工业制造中，生物基可降解材料的3D打印将为可持续发展提供新的途径。通过3D打印技术，可以实现零部件的按需生产，减少库存和浪费，同时使用环保材料，降低对环境的影响。

创新的设计和应用：生物基可降解材料的特性将激发设计师们创造出更多创新的产品和应用。例如，在建筑领域，打印出可降解的临时建筑结构；在时尚领域，制作出可降解的时尚单品等。

我国在3D打印技术和生物基可降解材料的研究与应用方面已经取得了显著的成果，但仍需在关键技术研发、材料创新、产业协同等方面持续发力，以在全球的科技竞争中占据一席之地。让我们共同期待生物基可降解材料与3D打印技术碰撞出更多的火花，为我们的生活带来更多的惊喜和改变，也为地球的可持续发展贡献力量。