3D打印现状及在各行业的应用研究

冯 帆

（南京农业大学工学院，江苏 南京 210031）

一、3D打印概述

1 什么是3D打印

3D打印是对这种打印方式通俗的叫法，3D打印最先在美国兴起，在80年代的时候美国就产生了一种新型的打印技术称为3D打印。简单来说，3D打印就是断层激光扫描烧结的逆过程，其运作方式是通过对被打印体进行切片扫描，将目标体分解成无数层转化为数据信息，在打印过程中在将切片层层叠加，从而完整的复制目标体。相比较与传统的制造工艺，3D打印是一种增加材料制造的过程，而传统的制造工艺为减材料的过程。爱因斯坦的激光原理是3D打印技术的理论基础。

2 3D打印的发展历程

3D打印虽然在近几年才流行起来，但其发展历程却可以追溯到19世纪末的美国。中国有关组织和学者称其为19世纪的思想，20世纪的技术，这个世纪的市场，由此可见其悠久的发展历程。1986年，美国科学家查尔斯·胡尔丽发明了世界上第一台3D打印机，3D打印第一次正式进入实践当中，随后，胡尔利用这种技术成立了世界上第一家3D打印设备公司。随后，3D打印技术就进入了高速发展的阶段，并在商业领域的应用越来越广泛，美国甚至将3D打印和人工智能、机器人列为振兴美国制造业的三大支柱，可见3D打印的巨大潜力。随后，3D打印在医疗与食品等领域也取得了进步。

二、3D打印现状

1 3D打印的优势

3D打印技术的快速发展也推动了各行各业的发展，不仅仅是模型制造业，在医疗领域，个性化领域等都有3D打印的身影。相对于传统的模型制造，3D打印有以下方面的优势。

①制作精度高。3D打印技术经过几年的发展，在制作精度方面有了长足的发展，在市场上主流的3D打印技术中，打印精度可以控制在0.3mm以下，这种精度完全可以满足大多数产品的要求。相较于减材料的传统模型制造，3D打印在精度方面具有无可比拟的优势。

②制作周期短。在传统的模型制造业中，完成一件作品需要经过模具的设计、制作、制造模型、修正等几个必要步骤，繁琐的过程必然会导致制作周期的延长，影响模型制作的速度。3D打印在制作模型时省去了模具的制作时间，大大的减少模型的制作周期。其次，由于3D打印的高精确度，在模型成型后也省去了修整的时间。

③高度的自由性。随着社会的发展，人们在追求高效率的同时，对产品的个性化程度也有了较高的要求。传统的制造技术由于使用模具进行生产，使得产品在外观等方面较单一，无法提高艺术性，无法满足人们日趋多样化的需求。3D打印由于摆脱了模具的限制，因此可以根据个人的需求进行自由设计，完全可以满足不同需求群体的不同需求。另外，3D打印在制作成本、制作材料等方面也都有传统模型制造业无法比拟的优势。

2 应用领域

3D打印由于其灵活性与功能的多样性，在各个领域都有广泛的应用。

①医学领域。2010年，美国成功利用3D打印技术打印了活体器官，为3D打印技术在医疗领域的应用打开了一扇崭新的门。利用3D打印的人体器官等不会与患者本身产生排斥反应，可以与患者完美融合，3D打印技术在医疗领域的发展为广大患者带来了福音。在我国，上海交通大学医学院附属第九人民医院成功的利用3D打印技术为一位患有骨盆肿瘤的患者打印了一幅完整的骨盆模型并成功的进行了移植，目前，该患者已经可以自由行走。3D打印在医疗领域具有广阔的发展前景。

②工业制造业。3D打印技术的日趋成熟也促进了工业制造业的发展。在当今社会，人们已经不再满足于基本的生活需求，而是开始追求高质量的生活享受。3D打印技术在制造业的应用为工厂进行小批量生产提供了可能性，也为人们订购满足于自身需求产品提供了可能性。另外，3D打印技术在制造业上的广泛应用也大大的降低了工厂的生产周期和成本，提高了生产效率，在减少手工工人数量的同时又保证了生产的精确度和高效率。随着3D打印材料性能的提高、打印工艺的日渐完善，3D打印在制造业领域的应用将会越来越广泛与普遍。

③航空航天领域。3D打印在航空航天领域的应用也越来越广泛。日前，美国的一个研究小组在火箭发动机的3D打印技术领域取得了阶段性的进展，有关学者和专家预测，3D打印将会颠覆火箭的设计与制造，具有广阔的发展前景。

三、3D打印的发展前景

在未来，3D打印的应用领域将大大拓宽，不仅仅是取代某一个制造业，而是将要取代整个制造业。3D打印要想获得长远发展，提高应用性，实现产业化将是必须经历的阶段，只有形成一个完整的产业链条，才能一步步获得更快、更长远的发展。未来的制造业将会有很大的变化，3D打印技术虽然有很多的优势，但却不一定会取代传统的制造业，但可以确定的是3D打印将会和制造业紧紧的联系在一起，密不可分，成为制造业的必要补充。3D打印在推动产业结构的调整、提高制造业制作水平方面也将会发挥重要的作用。

结语

3D打印虽然有广阔的发展前景，但目前却仅仅处于起步阶段，但其发展速度却十分迅速，在未来几年内形成完整的产业链也是完全有可能的。相对来说，我国的3D打印起步较晚，在实际应用方面与国外的企业相比还有较大的差距。国外在3D打印方面起步较早，积累了多年的经验，因此，国内的3D打印公司在追求发展的过程中可以借鉴国外企业的发展思路，吸收国外公司的成功经验，找到技术发展的契合点，了解市场的需求情况，才能真正的将3D打印技术做大做强。

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