什么是3D打印？为什么第一件零件比第二件贵？

先来看一个正式定义。俄罗斯现行的增材制造国家标准将3D打印描述为一种增材制造工艺，即“根据电子几何模型，通过逐层添加材料来创建实体物件的工艺过程”（俄罗斯国家标准《增材制造：术语和定义》）。

说得直白一点：3D打印就是让设备按照数字化设计，一层一层地“长出”一个真正的零件。它不像铣床那样从毛坯上切除材料，也不是把材料倒入模具，而是通过不断添加材料来成形。

这里先不展开讨论塑料、光敏树脂、粉末和金属等不同3D打印技术的细节。我想讲的是整个流程。因为第一次来定制打印零件的人，最容易不了解的恰恰就是这个流程。

经常发生的一段对话

下面这段对话，我听过几十次。甲是潜在客户，乙是服务方。

甲：你们能打印一个冰箱把手吗？多少钱？

乙：可以。打印一个把手是500卢布。

甲：太好了，那就打印吧。

乙：您有这个把手的3D模型吗？如果没有，建模费用是5000卢布。

甲：也就是说，这个把手总共要花5500卢布？可我根本不需要3D模型，我要用的只是那个500卢布的把手啊！

乙：是的。如果没有现成的3D模型，第一个把手需要5500卢布。但第二个就只需要500卢布了。

这里的价格仅用于说明前期准备与成品制造之间的费用差异，并非实际报价。

为什么会这样？

“打印”这个词本身，容易让非专业人士产生误解。大家早已习惯：把文字处理软件里的文档交给普通打印机，是一件简单又快捷的事。按一下按钮，就得到一张纸。

但3D打印是一种制造过程。如果把它看成从想法到实物的一整条链路，就可以分为三个阶段。

阶段一：在CAD软件中建立3D模型

首先，零件必须以数字形式存在。工程师根据实物样件或图纸获取尺寸，考虑零件如何工作，再使用CAD软件，也就是计算机辅助设计软件，建立模型。这一过程几乎完全依赖工程师的人工操作。

对话中的那5000卢布，主要就花在这里。把手不能只是画得“看起来像”。它必须能装到原有的固定位置上，承受使用时的载荷，而且不能用一周就断掉。

如果原来的零件还在，可以先进行3D扫描。我在《3D扫描仪如何工作》一文中详细介绍过这个过程。不过，扫描结果也不等于可直接使用的设计模型：通常仍需以扫描数据为依据，建立尺寸准确、结构规范的CAD模型。这就涉及逆向工程。

即使是人工智能生成的3D模型，几乎也总需要人工修正和完善，例如修复未封闭的网格、过薄的壁厚或错误的比例。关于这些问题，可以阅读《物理定律与3D模型的较量》。

阶段二：将模型转换为G代码

完成的模型会被导入切片软件。软件将零件“切”成数百个薄层，并为每一层计算打印头的运动路径、速度、温度和材料供给量，最终生成G代码控制程序。

这里有一点很重要：与其把3D打印机理解为普通打印机，不如把它看作一台数控设备。G代码也是控制数控铣床和数控车床所使用的指令语言。在俄罗斯，这类程序的编码规则早已由GOST 20999-83标准规定。

这个阶段完全由软件自动完成，计算本身几乎不产生额外费用：生成G代码通常只需要几秒到几分钟。

阶段三：实际打印

设备接收程序后，开始逐层制造零件。这也是自动化阶段，但会消耗相当数量的资源：材料、电力，以及数小时的设备运行时间。大型零件甚至可能需要一天或更久。

不过，这个阶段可以反复进行。模型和G代码已经准备好，因此第二个、第十个、第一百个把手，主要只需承担材料和设备运行时间的费用。

总结：这不是按一下“打印”按钮

所以，3D打印并不是简单地按一下“打印”按钮。费用最高、最依赖人工的阶段是建模。模型只需建立一次，却决定了第一件产品的成本。

而从整个流程来看，与手工制作或启动批量生产相比，3D打印的总费用仍然低得多，更重要的是，过程可以重复，结果可以复现。模塑成形需要模具，而模具价格高，通常只有在大批量生产时才能摊薄成本。因此，传统工艺适合规模化生产，而增材制造在小批量制造和复杂的定制零件方面尤其具有优势（来源：CyberLeninka）。

3D模型还有一个把手不具备的特点：它不会断。如果一年后还需要一个同样的把手，模型已经在那里了。只需再花500卢布打印一个，而不必重新支付5500卢布。

如果您需要制造零件，却没有现成模型，ATRIMUT的3D打印工程师可以为您建模、选择材料，并完成第一件及后续产品的打印。

常见问题

用通俗的话说，什么是3D打印？

就是根据数字化三维模型制造实物：设备逐层添加塑料、树脂、粉末或金属等材料，最终得到零件。

为什么没有模型时，3D打印一个零件会比较贵？

因为工程师需要先完成建模：获取尺寸、考虑结构，并在CAD软件中建立3D模型。这通常是主要的工作量。使用现成模型进行打印，费用通常要低得多。

3D打印中的G代码是什么？

它是控制3D打印机运行的程序，规定打印头向哪里移动、以什么速度移动，以及供给多少材料。数控机床也使用这一类指令语言。

什么情况下，3D打印比模塑成形或手工制作更划算？

制造单件、小批量产品，以及复杂零件时。模塑成形需要昂贵的模具，通常只有大批量生产才能摊薄成本；手工制作则比较慢，也难以保证每件产品完全一致。

能根据照片打印零件吗？

只能做出大致接近的形状。照片可以帮助判断外形，但准确尺寸和安装配合位置仍需从实物或图纸获取。更可靠的方法是扫描零件，或交给工程师测量。