理查德·史密斯(Richard Smith)需要为一位客户制造一个爬墙机器人——于是他打印了一个。
史密斯，史密斯工程千兆有限公司董事，使用CAD程序设计WallRover，在机箱中的纺纱转子双轨粗纱机器人产生足够吸力的设备靠近墙的3D模型。然后，他发出的设计文件为每个组件的三维打印机，其切片中的对象段小于1 / 1/100英寸厚通过打印它，一个层的时间，使用熔融的ABS塑料为“墨”。
当3D打印机开始制作一个物体时，每一层都被熔合或粘在前一层上，产品逐渐成型。3D打印机使用多种不同的制造技术，其中有几种是以喷墨技术为基础的，可以使用多种不同类型的“制造”材料来打印三维物体。要了解更多不同类型的3D打印机，请查看我们的比较图。)
购买3D打印机前，史密斯将派遣其设计到服务局制造和零件花了三四天转身。有史密斯用于WallRover项目服务局 - 它通过22次设计迭代去 - 它会采取半年完成，史密斯说。
相反，史密斯能够在两周内将最终设计和全功能原型交付给客户。
他使用的是一个家用3D“塑料喷印机”，那是他自己用一个工具包做的。该RapMan这家公司由3D系统公司的比特字节分部(Bits from Bytes division)开发，售价仅为1500美元。史密斯又花了180美元买了塑料灯丝——打印机消耗的“墨水”。他说，“这节省了五个月的开发时间，节省了大约1.5万到2万美元的模型”，这些模型是在公司内部创建的，而不是送到服务局。
更小,更便宜
3 d打印技术不是新的。今天被称为3D打印制造技术，也称为增材制造或直接数字化制造，已经用于快速成型了几十年。但在过去的24个月内，价格已经降至，使得它吸引更广泛的受众的水平。
该技术更紧凑，特别是在塑料喷印类。打印机制造商3D系统公司的全球营销副总裁凯西·刘易斯说，如今的打印机对于个人使用来说是“理想的”。
3D设计变得更容易
使用免费工具如谷歌SketchUp创建简单的3D打印对象是相对容易的。但对于复杂的形状和几何图形，设计师仍然会使用SolidWorks这样的专业建模工具。
“可视化软件,如谷歌SketchUp提供了一个快速入口路线”三维计算机辅助设计(CAD),尼克说恩典,RapidformRCA经理,作为一个3 d印刷服务机构在伦敦的皇家艺术学院的学生,并使用许多不同的软件设计工具和3 d打印机的技术。
但是，他补充说，“通过这些工具做出的快捷方式不会在3D打印机切片常规允许的。”例如，一些软件可能无法完全呈现未从特定视点需要一个对象的元素。这导致的问题时，文件被发送到三维打印机。“我们仍然经常从呈现完美连贯的图像文件获得名不见经传表面的文件或随意建造和翻译数据，”他说。换句话说，在他们眼里，画面精美，但将无法正确打印。
专业实体建模工具做更好的工作，但通常需要专门的培训和专业知识。“今天的产品是好看不好用，”承认贡萨洛·马丁内斯，欧特克战略研究部主任。
CAD软件制造商正以三种方式应对3D内容创建的挑战:通过引入更易于使用的3D内容创建实体建模工具，通过提供3D对象库让用户在设计上领先一步，以及使用Autodesk这样的专门软件123 d Photofly。这个工具可以将一个物体的一系列照片，从各个角度拍摄，组合成一个可用的3D模型——这个过程被称为摄影测量。
专业工具开发者正在努力“使复杂的操作更加简单，”马丁内斯说。“地方需要今天的训练你就可以用很少的培训做创建复杂的几何形状。”
例如，Autodesk 123D，一个为CAD初学者提供的免费工具，是该供应商专业工具的一个简化版本。
其他产品，如犀牛从McNeel一个$ 995的程序，被包边的复杂性和性能之间更接近中间地带。“这是一个高端的面/网格建模，但访问控制和视频剪辑优良的上下文敏感的帮助，”格雷斯说。
“我们仍然有待时日，当一个新手可以得出，模型和未经专家，帮助打印点”格雷斯说，“但是，这一天终究会到来。”
但创建一个可打印的3D对象可能是棘手的。在CAD程序中创建的设计需要是“防水的”，或完整的。3D打印机供应商Stratasys的营销副总裁乔恩·科布说:“所有的表面都必须是封闭的，并且相互重叠，否则你的部分就会有洞。”
然后，设计需要导出到标准文件格式的3D打印机可以使用，最常见的立体光刻（STL）格式，最初是由3D Systems公司开发，已成为事实上的行业标准。
直到最近，由CAD程序生成的STL文件的质量还不足以用于3D打印，需要额外的清理。但是，Cobb说，在AutoCAD或SolidWorks等专业的实体建模工具中，这个问题在很大程度上已经消失了。(面向消费者的设计工具则是另一回事;参见左侧的工具条。)
尽管如此，Gartner研究3D打印的分析师Pete Basiliere认为，消费者不会将这项技术用于个人打印独一无二的一次性家居用品。“抑制消费者使用的是成本。这对大多数人来说都太贵了。”Instead, he says, service bureaus may step in to fill those needs.
另一个问题是，一些物体需要增加支撑，这样在材料完全硬化之前，它们就不会倒塌或下垂。如果打印过程中需要支持一个对象，3D打印机自带的预处理驱动软件会做出判断，并自动将任何需要的结构支持添加到设计中。
支撑材料通常与建造材料不同，必须在后处理步骤中去除，通常包括吹除、折断、溶解、熔化或去除不需要的材料。
价格是正确的
价格的下降、质量的提高以及软件的易于使用，都打开了对3D打印机的需求。能够制造工业制造原型机的商用打印机的价格曾经是10万美元，现在起价约为1.5万美元，而面向业余爱好者和教育市场的个人3D打印机售价不到1500美元。
高德纳公司的Basiliere说:“过去这需要六到七位数的成本。”
在工业产品，高端机型增加新的功能，如打印的颜色（尽管大多数只能打印一次一个颜色），更快的运行作业，打印更薄的层进行更精细的细节，并提供更大的可打印区域的能力创造更大的物体。
对于做原型设计的工业设计师来说，即使是入门级的3D打印机也比去服务局更快，而且运营成本可能只有服务局费率的十分之一。高德纳公司的Basiliere说，3D打印机的价格现在已经低到足以在部门预算中证明其合理性。
沃勒斯联合公司(Wohlers Associates Inc.)首席顾问兼总裁特里•沃勒斯(Terry Wohlers)表示，传统上，制造商，比如汽车制造商，都在实验室中使用3D打印机，或者将其作为独立的内部“服务局”的一部分。沃勒斯联合公司追踪3D打印市场。现在，它们出现在公司的办公室里，就像其他联网的打印机一样，坐在网络上。他说:“因为价格更便宜，现在通用汽车(General Motors)和克莱斯勒(Chrysler)都有这种汽车。”
其他行业也使用这种技术。本•怀特(Ben White)使用Z Corp.的3D打印机为Integra Products Ltd.生产窗帘杆、轨道、百叶窗和其他硬件的原型。高级产品设计工程师怀特说:“租一台打印机比把产品送出去制造更经济。”“我们只花了服务局成本的10%到15%，”他说，这样就能更快地周转，模型也能更准确地按照最初的设计规格呈现。六个月后，该公司使用该打印机生产了95%的原型机。
其他人也报告了类似的储蓄。工业设计师佩恩(Amy Penn)说，Tintometer Ltd.使用惠普DesignJet进行快速原型制作，将产品开发时间缩短了40%至60%。这家生产测量颜色的工业仪器的公司也使用3D打印机来制造成品。
在制造过程中，DesignJet会制造测试夹具，在组件被插入最终仪器之前对其进行校准。佩恩说，与Tintometer从服务局获得的产品相比，这些部件更精确地符合原始规格，而且同样坚固，而且便宜得多。3D打印机还使它的成本效益打印概念部件，销售人员可以展示给客户。“投资回报率大约是六个月，”她说。
佩恩没有透露她付出什么，但她有DESIGNJET 3D色彩单元，其售价为16,200欧元，约合$ 21,000 DESIGNJET 3D打印机的美国单色版12500欧元出售。
在出货量方面，市场对3D打印机仍然相对较小。单位出货量为专业使用在2010年增长了37％的复合年增长率，根据沃勒斯。这包括工业工程师使用，建筑师，在传统市场，如航空航天，消费产品，电子产品，工具制造商和其他制造工程师的关注。但是，2010年的增长总额仅有6164单位 - 2D打印机市场的一小部分。2010年，有超过4400万的传统印刷机运往世界各地，根据IDC。
自1988年以来，全球仅售出51,000台3D打印机，而实体模型CAD座椅的销量为270万，沃勒斯估计，3D打印机还有很大的增长空间。沃勒斯预计，到2015年，工业3D打印机的出货量将增加一倍以上，达到1.5万台。
增长潜力是惠普推出DesignJet 3D产品的原因之一。惠普只在欧洲销售这款产品。这款打印机是市场领头羊Stratasys的uPrint 3D打印机的升级版。
对象很容易
尽管它们缺乏专业实体建模工具的能力，但以下所有工具都可以生成可打印的3D对象——而且它们是免费的。
3D打印机的爱好者市场也在不断增长;人们利用这项技术制造从玩具到抽屉拉手的一切东西。为业余爱好者提供的免费3D建模工具(见右边的边栏)使创建过程更容易，而像MakerBot Industries, LLC这样的公司提供低成本的塑料挤出或塑料喷墨打印机。
制造商还提供了用户可以使用的预配置对象库。例如，MakerBot提供Thingiverse，一个网站，用户可以共享的对象，他们已经建立。欧特克123D提供一类似的社区。
许多个人3D打印机被送到了教育机构，而不是家里。MakerBot首席执行官布里•佩蒂斯表示:“我们希望让孩子们掌握这些技术。”“这让他们能够接触到创新的原始力量。”
不幸的是，家庭爱好者简单的3D设计软件不适合专业用途，以及专业的工具还是相当复杂的使用。这使得消费者和工业设计师之间有很大的差距。“今天，你需要一个专家CAD用户创建数字内容，或者你需要一个花哨的扫描仪捕捉到你想打印物体的3D几何，”刘易斯在3D系统说。
MakerBot 3D打印机售价1500美元，通过连续多层熔融ABS塑料来制作3D物体。虽然是为家庭/业余爱好市场设计的，但专业设计师们发现这些设备也可以用于一些商业应用。例如，史密斯工程公司使用类似的产品来制造和组装一个商业机器人原型的部件。
在2010年，3D打印机厂商出货5,978个人3D打印机 - 几乎一样多为销售到专业市场。但是沃勒斯怀疑了广阔的做自己动手在家市场将个人3D打印机发展。
他说，更大的市场将是使用价格在500美元到5000美元之间的工业3D打印机或个人3D打印机的按需生产厂商的出现。沃勒斯说，他们会为那些不想为自己设计和打印产品的消费者或企业量身定做独一无二的一次性或少量产品。
Gartner预测，目前售价1.5万美元的专业3D打印机，到2020年将降至2500美元左右，并将提供更好的性能和更多的功能。但最终，Basiliere说，“从制造商的角度来看，最重要的不是打印机的销售价格，而是供应品的销售。”Average consumables costs for 3D printers range from $2.50 to $10 per cubic inch, according to Basiliere.
小型企业生产