3D打印技术的发展探讨

胡师柿

中图分类号：TP334.8 文献标识码：A 文章编号：1004-0226（2021）12-0103-03

3D打印技术也称为增材制造技术，它将粉末状金属和塑料等材料通过逐层叠加的方式直接构成三维实体。3D打印技术已经受到各国的重视，我国也是大力支持该技术的研究与发展。

国外的杂志认为3D打印技术是第三次工业革命的重要标志之一，具有十分广阔的市场空间。相比传统的制造技术，3D打印技术可以减少复杂的工艺流程，提高生产效率。3D打印技术的广泛使用也有利于设计人员选择合理的材料，在保证产品强度的情况下降低成本。同时，3D打印技术的出现可以使产品的生产过程简化，可以促进制造业的发展。

1国内外3D打印技术的发展情况

上个世纪70年代，美国和日本的科学家提出了材料叠加成型的概念，即3D打印技术。1988年，美国3D Systems公司生产出了第一台3D打印机。上世纪80年代美国研发了激光烧结成型技术，用激光将粉末材料烧结成型成为产品。90年代，德国激光研究所研发出了激光熔化成型技术，使用激光先将粉末材料熔化后再凝固成型，并且做成了产品。美国高校利用电子束将金属粉末熔化再凝固成型。1993年，美国SACHS发明三维打印成型技术，可以将金属和陶瓷等粉末逐层成型，并获得了3D打印机的生产许可。

我国政府将3D打印技术列为重点发展项目，要求在2020年我国的3D打印产业的销售收入达到两百亿元，技术达到国际水平。相比国外，我国3D打印技术起步很晚，主要以清华大学、北航、华中科大等高校，以及无锡飞尔康、湖南华曙高科等企业研究该技术。目前国内3D打印企业规模普遍较小，技术水平较低。

2 3D打印技术的应用

目前，欧美国家的奔驰、宝马、大众、丰田、奥迪和保时捷等汽车企业都在研究3D打印技术。国内长安、东风汽车和玉柴机器等公司在发动机缸体和缸盖，以及变速箱里的齿轮零部件进行3D打印技术研究，并已取得一定成绩。不过，由于3D打印技术的使用成本较高，一定程度上影响了该技术在汽车制造领域的应用。但是，3D打印技术相比传统制造行业有自身的个性化特点。所以，在制造行业中，目前3D打印技术主要应用于汽车的研发。

在医学行业，3D打印技术主要应用在人体器官、仿生模型和骨科植入体打印等方面。2012年，CHRZAN使用3D打印技术打印了假体植入患者体内，效果很不错。国外公司还利用3D打印技术打印了肝脏组织，并且具有正常人肝脏的功能。国内清华大学利用3D打印技术打印了细胞，这对医学领域是一个全新的突破。有些专家预测在20年内可以打印出心脏，虽然目前3D打印技术在打印复杂的血管存在一定的困难。除此之外，2014年国内有医院成功为患者植入3D打印的假体;3D打印技术可以打印植入物用于患者的颅骨修补，提高手术效果，减少手术的并发症：3D打印脑血管模型可以为医生模拟手术环境，减少风险。

在陶瓷行业，3D打印可以用来制作模型，现在可以生产真实的陶瓷产品。外国公司在3D打印技术生产陶瓷产品方面有不小的突破。2012年有公司展示了自己研发的3D打印设备成功打印出来的陶瓷产品，这些产品质量不错。虽然陶瓷产品打印出现了很多困难，但是具有很大的潜力，值得我们关注。

在建筑行业，3D打印技术可以打印房子。相信不久后人们可以住进3D打印机打印的房子。对于建筑工人而言，3D打印技术可以减轻劳动强度，同时也会受到挑战。

3D打印还可以在模具制造中优化设计，解决模具制造中的不少问题。由于3D打印技术采用逐层叠加的原理，可以减少复杂产品的加工时间。

3 3D打印技术存在的问题

虽然3D打印技术不断发展，但在实际应用时仍然存在很多不足。

第一，很多3D打印机还不能构造复杂的产品，只能构造简单的物体。

第二，3D打印的材料成本比较高，设备和打印服务价格昂贵，在制造技术方面会制约该技术的发展。这样就不利于3D打印技术的推广和应用。

第三，3D打印技术所构造的产品质量不是十分理想，粉末材料的球形度、流动性等会影响产品的质量。同时，3D打印的设备和检测方法目前没有统一的行业标准。

第四，目前主要是欧美国家的企业在生产3D打印机，我国生产3D打印机的企业数量仍较少，并且3D打印机的生产效率比较低，打印时间长，只能生产尺寸较小的产品。3D打印技术可以选择的材料比较单一，很多可选择的材料不能直接从生活中獲取。

最后，3D打印所需要的软件很多，软件的操作难度较大，对于学习者而言，入门会比较难。

所以，目前3D打印技术不成熟，有很多技术问题急需解决。

4 3D打印技术的未来前景

3D打印技术被称为第三次工业革命的标志之一，是新时代的一种新兴技术。随着3D打印技术的不断发展，它的应用范围会越来越广泛。3D打印技术在不断革新的同时，3D打印设备和材料的成本必然会降低，越来越多的新型材料将得到应用，这样也有利于3D打印技术的快速发展和推广应用，3D打印技术的效率也可以实现较快发展。

5结语

随着3D打印技术的不断发展，该技术必将推动社会发展进步，不断改变着我们的生活和促进科技的发展，且3D打印技术的个性化的特点也有利于其发展。与此同时，3D打印技术和产业目前还不成熟，需要加大创新研究力度。只有通过长期的大量应用，才可以解决3D打印技术现存的问题。

未来，3D打印技术将会朝着材料多元化、智能化和个性化方向发展。