3D打印如何改变我们的生活？

撰文/梁迪

3D打印如何改变我们的生活？

撰文/梁迪

3D打印正在不同程度地影响我们的生活，既有3D打印的飞机、汽车，也有3D打印的首饰、巧克力，还有应用在工业各领域的零部件，甚至已经出现了3D打印的房子以及具有活性的组织。技术的不断突破让其应用具有更多可能性，3D打印正改变着我们的生活。

3D打印材料显神通

3D打印材料经过长时间的发展，逐渐形成了品种繁多的材料类型，并以不同形态进行打印（粉末、丝线、芯块、颗粒和树脂等）。

塑料

尼龙是常用的3D打印材料，多以粉末的形式进行烧结，或以丝线的形式进行FDM过程。它是一种强大而灵活且耐用的材料，可在3D打印过程中稳定地成型。尼龙在自然条件下是白色的，但在成形前可以通过染色来满足多色彩打印的需求。

ABS是另一种常用的3D打印材料，它广泛地使用于入门级FDM设备中，同时可以打印色彩丰富的产品。

PLA是一种可降解的塑料，可以以树脂的形态使用在DLP/SL过程中，或以丝线形式用在FDM过程中。它可提供各种色彩，也包括透明色，而透明色的材料在3D打印中非常有用。

LayWood是一种专门为刚入门3D打印人员开发的木材/聚合物复合材料。

金属

越来越多的金属或金属复合材料用于工业级的3D打印中，而最常见的两种材料当属铝以及钴的衍生物。

而不锈钢粉末则是最为常见，也是性能最强的3D打印材料之一，常用于烧结/熔融/EBM过程中。通常状态下它是银色的，但它可以通过表面电镀而呈现出金色或者青铜色。

在过去的几年中，金和银也已经作为3D打印的材料了，通常应用在珠宝行业中。

钛也是性能最强的3D打印材料之一，而且在3D打印领域已经应用了一段时间。钛粉可以使用在烧结/熔融/EBM过程中。

陶瓷

陶瓷是一种相对较新的3D打印材料，而其特殊之处在于后打印过程，因为陶瓷部件在其他任何陶瓷部件在加工工艺生产时，也需要经历同样的处理过程。

纸

标准A4复印纸作为3D打印材料主要使用在SDL过程中。通过纸张打印出的3D模型是安全且无污染，易于回收并且不需要进行后处理。

生物材料

针对生物材料在医疗应用的潜力，相关部门进行了大量的研究。活性组织包括为器官移植而打印的人体器官，也包括使用外部组织替代身体组织。其他的关于生物材料的研究重点是发展食物，比如说3D打印肉。

食品

在过去的几年中，通过3D打印机来打印食物已经大幅增加。而巧克力食品则是最常见的。也有一些打印机使用糖或者意大利面以及肉作为材料。目前已经有研究在使用3D打印技术打印可平衡膳食的肉了。

3D打印全球效应

对全球制造业的影响

3D打印已经对产品的生产制造方式产生了影响。科技的本质是通过制造过程对社会、经济、环境以及安全方面产生的影响，同时允许新的思考方式，这也是普遍有利的结果。3D打印的关键点在于其有潜力让生产直接接近最终用户或消费者，从而减少当前供应链的限制。3D打印定制化服务的价值以及小批量生产的能力是吸引消费者和减少库存的必由之路。

当备用零件可以通过3D打印现场获得的时候，通过海运在全世界范围内运输备件显得如此过时。在未来，最终目标是让多数消费者在家或者单位经营自己的3D打印机，数字化产品设计可通过互联网下载，并发送到打印机，之后打印机便装载上正确的材料开始打印。更广泛的使用3D打印可能会导致很多已经发明的产品的仿制品出现，但也会带来数量更大的全新产品。之前不可能实现的形状和图形现如今可以通过3D打印机创造出来，但这也只是开始。3D打印被很多人认为是具有非常大的潜力为创新注入新的增长点，并使得制造业回归。

对全球经济的潜在影响

3D打印技术的使用对全球经济有潜在的影响。基于需求原理，从通用模型到定制模型的生产分配转移，而定制化的产品模型可能会减少进口国家和出口国家之间的不平衡。

3D打印可能创造全新的行业和职业，例如当前这些和3D打印相关的产业。对于围绕3D打印提供专业服务的人来讲，这也是一个机会，诸如围绕在知识、财产、法律纠纷和解决的新形式产品设计师、打印机操作员、材料供应商等。

3D打印对于发展中国家的影响就像双刃剑，积极的影响是通过回收和其他材料降低了生产制造成本，但劳动岗位的减少将会严重的打击发展中国家，这也需要时间来克服。

而发达国家将最受益于3D打印，随着不断增长的老龄社会以及变革的时代，相关的生产和工作力被一直关注。同时3D打印还在有益健康的医疗中应用，并能照顾好逐渐老龄化的社会。

3D打印利益和价值

3D打印技术无论在工业或对个人而言，带来了一系列好处，即传统制造所不能实现的方法。

定制化服务

3D打印过程允许大规模的定制，并有能力实现基于个人需求的个性化生产。即使存在形同的构建空间，但3D打印的本质意味着许多产品可以同一时间依据最终用户的需求进行制造，而且并没有带来额外的花销。

复杂性

3D打印的出现见证了产品的多样性，在广度上具有复杂性，而此类复杂产品是不能以其他方式进行物理上的生产。但这种优势已经被设计师和艺术家令人印象深刻的视觉效果取代了，而这也造成了对工业应用的重大影响。即应用程序正在开发以使得复杂组件具象化，并提供比前辈更轻更强的产品。

免工具

在工业生产制造中时间和劳动力成本最高的当属工具的生产。而在工业级3D打印中，使用低到中等的应用程序即可解决工具生产的需求，同时成本、交货期和劳动力这几项要素也是相互关联的。此外，通过3D打印的增材制造方式制造工具可以避免复杂的装配，从而可以从具体的功能实现为基点进行产品设计。

可持续发展

3D打印技术也是一项节能的技术。因为通过增材制造的方式相对于传统制造方式可以避免90%的原材料浪费，另外其通过更加稳健的结构设计增长了产品的使用寿命，这也为可持续发展拓展了余度，最终达到降低碳排放的效果。

除了以上几点，3D打印给本地制造模式展现了巨大的希望，这样就可以在需要使用产品的地方生产该产品，如此一来库存压力和不可持续的物流运输压力将不复存在。

3D打印的应用

3D打印技术源于“快速成型”的工业原型原理。在产品开发早期，通过这种快速又直接的制造方式可以生产多个产品原型，使得产品更快、更有效的找到最佳解决方案。这样从产品开始就节省了时间和金钱，这给人们以信心。

原型制作仍然是3D打印技术在当前最大的应用，虽然这一点有时候会被忽略。自从3D打印生产原型开始，工艺和材料的发展、改进见证了工艺复杂度在应用程序优化下进一步下降。

工业的垂直市场方面从工业级3D打印这里获益良多，这些应用如下。

医疗及牙科

医疗领域被视为3D打印技术最早的采用者，同时也是一个拥有增长巨大潜力的行业。由于其需要定制化和个性化的功能来改善人民的生活水平，这也促进了工艺的改进和材料的发展，以满足医用标准。

3D打印技术被用于许多不同的应用场景。除了为医学发展和牙科行业的新产品开发提供原型制作的支持，它也被用来制作金属铸造下游的牙冠模型以及牙齿矫正器。3D打印技术也被用来直接制造诸如髋膝关节植入物的产品，以及助听器、矫正鞋垫、假肢以及为患有关节炎和骨质疏松病人提供的一次性植入物等定制的特异性产品。3D打印技术为特定操作提供手术指导也是一个新兴的应用，这将协助外科医生的工作并帮助病人康复。3D打印也正在开发以打印诸如皮肤、骨骼、组织、药品甚至人类器官。然而，这些科技在很大程度上仍需要数十年的时间才能实现商业化。

航天

和医疗领域相似，航天领域也是3D打印技术较早的使用者。这些公司通常以伙伴关系和高校以及研究机构进行合作，促进和推动技术边缘的扩展，以及开发更多的应用场景。

由于飞行器的特殊环境，其对快速成型技术是苛求的，标准是苛刻的，因为工业级3D打印系统将会被送往太空。工艺和材料的开发见证了3D打印在一系列航天领域关键应用的发展。

汽车

另一个快速成型技术早期的采用者是汽车领域。许多汽车厂家，尤其是参与摩托车和F1赛事的企业，出现了类似航天领域公司的发展轨迹。首先使用技术生产原型模型，同时技术也在开发和适应制造工艺，以合并改善材料和汽车零件生命周期的效益。

许多汽车公司持续关注者3D打印技术在实现库存产品和替换零件等方面售后功能的潜力，即按需生产而不是持有巨大的库存。

珠宝

传统上，珠宝设计和加工工艺往往需要具有高水平的专业知识以及丰富的而经验，包括制造、制模、铸造、电镀、锻造、金/银锻冶、雕刻和抛光等等。

对于珠宝行业，3D打印已经被证明是极具颠覆性的。由三维软件和3D打印带来的新设计自由，通过提升传统珠宝加工工艺，再到直接3D打印产品，这样就消除了许多传统的工艺步骤。3D打印已经并将持续的对这个领域产生巨大影响。

艺术/设计/雕塑

艺术家和雕塑家以无数种不同的方式来探索形式与功能，而在以往则是不可能的事情。无论是纯粹的原始表达还是向大师学习，这都是一种高度带感的领域，越来越多的新方法通过3D打印来阐述这个世界。

3D扫描学科和3D打印集合也给艺术世界带来了新空间，然而艺术家和学生现在基于此技术可以复制大师以往作品，并精确创造出古代复制品雕像用以仔细研究艺术作品，否则这些艺术品将永远无法与普通大众接触。

建筑

长期以来，3D打印在建筑模型领域都有较多的应用，并精确地生产可以展现建筑师视角的建筑模型。3D打印提供了相对快速、简单、经济可行的方法，并使用3DCAD、BIM或者其他的数字信息以供建筑师制作精确模型。许多成功的建筑公司，现在把3D打印作为他们工作流程的关键部分，以提高创新并增进沟通交流。

最近，一些有远见的建筑师将3D打印看做是直接建设的施工方法，相关研究工作已经在进行中。

时尚

随着3D打印工艺在分辨率和更柔韧的材料方面的改进，其在时尚界的应用呼之欲出。3D打印附件包括鞋子、首饰、帽子和包包都在世界范围内的时尚T台上得到了展示。一些更有远见的时尚设计师展示具有科技功能的高级时装，包括裙子、披风、全身礼服甚至内衣都已经在世界上不同的时尚场合亮相。

3D打印的应用如雨后春笋，生机勃勃，在衣、食、住、行以及人们最关心的医疗和教育领域都有所运用，相信随着材料和控制科学的进步，3D打印将会像计算机技术一样改变我们的生活方式，让生活变得更美好。