簡(jiǎn)談3D打印現(xiàn)狀及在各行業(yè)的應(yīng)用-本刊記者

　　業(yè)內(nèi)視角

　　簡(jiǎn)談3D打印現(xiàn)狀及在各行業(yè)的應(yīng)用

　　本刊記者

　　后涉足3D打印制造，目前全球從事3D打印行業(yè)具

　　一、3D打印技術(shù)的起源及概況

　　“3D打印”是通俗的叫法，學(xué)術(shù)名稱為“快速原型制造”（Rapid Prototyping & Manufacturing），是80年代末90年代初在美國開發(fā)興起的一項(xiàng)高新制造技術(shù)。“3D打印”技術(shù)是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來的，采用材料累加的新成型原理，直接由CAD數(shù)據(jù)打印制成三維實(shí)體模型�？焖俪尚拖到y(tǒng)就像是一臺(tái)“立體打印機(jī)”，不需要傳統(tǒng)的刀具、機(jī)床、夾具，便可快速而精密地制造出任意復(fù)雜形狀的新產(chǎn)品樣件、模具或模型。

　　3D打印技術(shù)背景

　　3D打印思想起源于19世紀(jì)末的美國，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，直到20世紀(jì)80年代才開始得到進(jìn)一步的發(fā)展與推廣。

　　在傳統(tǒng)制造業(yè)里，復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造難度高、開模費(fèi)用大、制造時(shí)間長(zhǎng)，讓人們想象一種快速成型的方法，經(jīng)過不斷設(shè)計(jì)研究，慢慢催生了3D打印技術(shù)。

　　1982年，日本名古屋市工業(yè)研究所首次公開實(shí)現(xiàn)實(shí)體模型印制。

　　1986年，美國科學(xué)家查爾斯。胡爾利用一種叫光敏樹脂的業(yè)態(tài)材料，發(fā)明出世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)，隨后胡爾以這種技術(shù)為基礎(chǔ)成立了世界上第一家3D打印設(shè)備公司3D Systems，并于1992年賣出了第一臺(tái)商業(yè)化產(chǎn)品。

　　3D打印機(jī)發(fā)明后迅速得到推廣，且進(jìn)入了商業(yè)化應(yīng)用。美國政府已將人工智能、3D打印、機(jī)器人作為重振美國制造業(yè)的三大支柱。在我國3D打印是第一個(gè)得到政府扶持的產(chǎn)業(yè)且已列入我國科技部“863”計(jì)劃。本世紀(jì)至今，全球越來越多的公司先

　　有影響力的企業(yè)大約100家。

　　經(jīng)過十幾年的發(fā)展與不斷改進(jìn)，3D打印技術(shù)已無需機(jī)械加工和任何模具，就可以從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中直接生成各種零件，節(jié)省了生產(chǎn)成本與研發(fā)時(shí)間，大幅提高了生產(chǎn)效率，因而在機(jī)械零件、珠寶模具、定制版產(chǎn)品以及醫(yī)學(xué)器官等多個(gè)領(lǐng)域都得到了最廣泛的應(yīng)用。

　　中國3D打印技術(shù)起源

　　20世紀(jì)90年代，3D打印技術(shù)開始在中國嶄露頭角。

　　清華大學(xué)顏永年教授科研團(tuán)隊(duì)支持的北京太爾時(shí)代科技有限公司（原北京殷華激光快速成形與模具技術(shù)有限公司）于1993年成立，目前已經(jīng)成為快速成形設(shè)備制造領(lǐng)域的龍頭企業(yè)。

　　清華大學(xué)高分子材料研究所馮濤研究員創(chuàng)建的北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司于1994年成立，當(dāng)年便研制成功了中國第一臺(tái)利用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS）的快速成型設(shè)備。

　　華中科技大學(xué)快速制造中心主任史玉升教授創(chuàng)建的濱湖機(jī)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司成立于1996年。濱湖機(jī)電是華中科技大學(xué)3D打印研究的產(chǎn)業(yè)化基地。

　　西安交通大學(xué)快速成型工程研究中心盧秉恒院士創(chuàng)立的陜西恒通智能機(jī)器有限公司成立于1997年，并于1997年研制并銷售國內(nèi)第一臺(tái)光固化快速成型機(jī)。

　　及至目前，中國已經(jīng)有大約30家企業(yè)在國際3D打印領(lǐng)域頗具影響力。

　　3D打印所需的關(guān)鍵技術(shù)

　　3D打印需要依托多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，至少包括以下方面：

　　1、信息技術(shù)：要有先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件及數(shù)字化工具，輔助設(shè)計(jì)人員制作出產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，并且根據(jù)模型自動(dòng)分析出打印的工序，自動(dòng)控制打印器材的走向。

　　2、精密機(jī)械：3D打印以“每層的疊加”為加工方式。要生產(chǎn)高精度的產(chǎn)品，必須對(duì)打印設(shè)備的精準(zhǔn)程度、穩(wěn)定性有較高的要求。

　　3、材料科學(xué)：用于3D打印的原材料較為特殊，必須能夠液化、粉末化、絲化，在打印完成后又能重新結(jié)合起來，并具有合格的物理、化學(xué)性質(zhì)。

　　3D打印主要材料性能特點(diǎn)及應(yīng)用

　　目前來說，3D打印機(jī)可用材料非常有限，主要有以下幾種：

　　ABS材料，即丙烯腈—苯乙烯—丁二烯共聚物，是一種強(qiáng)度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料，又稱：ABS樹脂。

　　光敏樹脂材料：光敏樹脂，即UV樹脂，由聚合物單體與預(yù)聚體組成，其中加有光（紫外線）引發(fā)劑（或稱為光敏劑）。在一定波長(zhǎng)的紫外線（250到300納米）照射下立刻引起聚合反應(yīng)，完成固化。光敏樹脂一般為液態(tài)，常用于制作強(qiáng)度高、耐高溫、防水的產(chǎn)品。

　　金屬粉末材料：金屬粉末材料通過SLS成型時(shí)，使聚合物成為熔融態(tài)流入金屬粉粒間，將金屬粉末粘結(jié)在一起而成型。在成型的坯件中，進(jìn)行熱降解、二次燒結(jié)和滲金屬后處理，才能成為純金屬件。

　　尼龍系列材料：該材料是由一種非常精細(xì)的白色粉粒做成，制成的樣件強(qiáng)度高，同時(shí)具有一定的柔韌性，使其可以承受較大的沖擊力，并在彎曲的狀態(tài)下抵抗一些壓力。它的表面有一種沙沙的、粉末的質(zhì)感，并略微有些疏松。

　　3D打印工藝分類

　　選擇性激光燒結(jié)（SLS）、熔融擠出成型（FDM）、光固化成型（SLA）、分層實(shí)體制造（LOM）、三維印刷（3DP）、無模鑄型制造技術(shù)（PCM）。二、3D打印現(xiàn)狀

　　3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域具體應(yīng)用領(lǐng)域包括：

　　1、工業(yè)制造：產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、原型制作、產(chǎn)品評(píng)審、功能驗(yàn)證；制作模具原型或直接打印模具，直接打印

　　3D打印帶來什么？

　　業(yè)內(nèi)視角

　　產(chǎn)品。3D打印的小型無人飛機(jī)、小型汽車等概念產(chǎn)品已問世。3D打印的家用器具模型，也被用于企業(yè)的宣傳、營(yíng)銷活動(dòng)中。

　　2、文化創(chuàng)意和數(shù)碼娛樂：形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料特殊的藝術(shù)表達(dá)載體�？苹妙愲娪啊栋⒎策_(dá)》運(yùn)用3D打印塑造了部分角色和道具，3D打印的'小提琴接近了手工藝的水平。

　　3、航空航天、國防軍工：復(fù)雜形狀、尺寸微細(xì)、特殊性能的零部件、機(jī)構(gòu)的直接制造。

　　4、生物醫(yī)療：人造骨骼、牙齒、助聽器、假肢等。

　　5、消費(fèi)品：珠寶、服飾、鞋類、玩具、創(chuàng)意DIY作品的設(shè)計(jì)和制造。

　　6、建筑工程：建筑模型風(fēng)動(dòng)試驗(yàn)和效果展示，建筑工程和施工（AEC）模擬。

　　7、教育：模型驗(yàn)證科學(xué)假設(shè)，用于不同學(xué)科實(shí)驗(yàn)、教學(xué)。在北美的一些中學(xué)、普通高校和軍事院校，3D打印機(jī)已經(jīng)被用于教學(xué)和科研。

　　1、敏捷制造、智能制造、綠色制造、分布式制造：通過增材制造方式，從離散化的數(shù)字內(nèi)容一層層疊加成型為到3D成品，解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)、薄壁件等工藝問題，制造流程簡(jiǎn)化，人工減少，減少材料浪費(fèi)，減少流通環(huán)節(jié)，減少碳排放；

　　2、個(gè)性化定制：互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、數(shù)字化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、流通、使用提供了條件，3D打印的核心需要數(shù)字化內(nèi)容、數(shù)字化制造，基于數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的個(gè)性化定制將會(huì)出現(xiàn)在醫(yī)療、教育、藝術(shù)等各個(gè)方面；

　　3、經(jīng)濟(jì)格局微變化：規(guī)模經(jīng)濟(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)需要能源網(wǎng)絡(luò)、物料供應(yīng)、工廠集中流水線生產(chǎn)密切配套，通過資源稟賦差異進(jìn)行全球化配置，但是貧富差距、社會(huì)問題由此而生，金融（債務(wù)）危機(jī)過后發(fā)達(dá)國家也需要制造業(yè)回歸，他們選擇了圍繞增材制造（3D打�。�、機(jī)器人等技術(shù)的先進(jìn)制造、小批量制造，對(duì)于新興國家，接受國外產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移做出口之外，也需要引導(dǎo)投資放在先進(jìn)制造業(yè)、回歸國內(nèi)市場(chǎng)需求等方面，比如3D打印。

　　國外“3D打印”技術(shù)現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)用情況自1986年美國3D System公司推出了第一款工業(yè)化的“3D打印”設(shè)備以來，短短幾年中，就形成了其服務(wù)范圍涉及到模具制作、樣品制作、輔助設(shè)計(jì)、文物復(fù)原等多個(gè)領(lǐng)域。與內(nèi)地相比，我國港臺(tái)地區(qū)3D打印技術(shù)引入起步較早，應(yīng)用更為廣泛，但港臺(tái)主要著重于技術(shù)應(yīng)用，而非自主研發(fā)。三、3D打印在各行業(yè)的應(yīng)用示例

　　3D打印技術(shù)作為新一代的潮流制造技術(shù)，已經(jīng)開始在各行各業(yè)開始嶄露頭角。3D打印技術(shù)在最初興起的時(shí)候，只是簡(jiǎn)單地應(yīng)用在模具制造業(yè)和工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，主要的產(chǎn)品還是一些工業(yè)產(chǎn)品和少量的工藝品。隨著在實(shí)踐中的不斷完善不斷發(fā)展，3D技術(shù)開始向其他行業(yè)進(jìn)軍�，F(xiàn)在，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)開始在珠寶業(yè)、建筑業(yè)、汽車行業(yè)、航空航天、醫(yī)療產(chǎn)業(yè)等大眾行業(yè)和一些尖端行業(yè)發(fā)揮顯著作用。最近一段時(shí)間，3D技術(shù)又觸電時(shí)裝業(yè)，一款時(shí)裝鞋曾在意大利“米蘭時(shí)裝周”上登臺(tái)亮相。還有很多造型奇異的臺(tái)燈同時(shí)在展會(huì)中展出，一些觀眾還有幸獲得了當(dāng)場(chǎng)體驗(yàn)3D打印技術(shù)的機(jī)會(huì)。

　　3D打印應(yīng)用在工業(yè)制造業(yè)

　　制造業(yè)也需要很多3D打印產(chǎn)品，因?yàn)?D打印無論是在成本、速度和精確度上都要比傳統(tǒng)制造好很多。而3D打印技術(shù)本身非常適合大規(guī)模生產(chǎn)，所以制造業(yè)利用3D技術(shù)能帶來很多好處，甚至連質(zhì)量控制都不再是個(gè)問題。

　　首先，數(shù)字化制造技術(shù)將大大減少直接從事生產(chǎn)的操作工人，勞動(dòng)力所占生產(chǎn)成本比例隨之下降。此外，數(shù)字化制造的個(gè)性化、快捷性和低成本能夠更快地適應(yīng)本地市場(chǎng)需求的變化，包括滿足小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。這些都促使發(fā)達(dá)國家鼓勵(lì)廠商把部分制造業(yè)遷回本國，對(duì)中國這樣的傳統(tǒng)制造業(yè)大國無疑敲響了警鐘。第三，自從工廠出現(xiàn)以來，產(chǎn)品與消費(fèi)者之間的距離從未如此接近過。3D打印給消費(fèi)者帶來了在大規(guī)模生產(chǎn)和個(gè)性化制造之間進(jìn)行選擇的自由。第四，3D打印不需要模具，可以直接進(jìn)行樣品原型制造，因而大大縮短了從圖紙到實(shí)物的時(shí)間。任何形狀復(fù)雜的零件，都可以被分解為一系列二維制造的疊加。

　　以家電行業(yè)為例，需求不振，銷量不佳，制造成本不斷攀升的產(chǎn)業(yè)壓力，讓家電企業(yè)的步履越發(fā)艱難，成本控制則成為企業(yè)永恒話題。

　　在傳統(tǒng)制造方式中，模具的投入與開發(fā)占據(jù)企業(yè)巨大的市場(chǎng)，1994年底全球已達(dá)900臺(tái)，到2008年年裝機(jī)總數(shù)就已經(jīng)達(dá)到6000臺(tái)左右，以指數(shù)曲線在上升。

　　經(jīng)過十多年的探索和發(fā)展，3D打印技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，目前已經(jīng)能夠在0。01mm的單層厚度上實(shí)現(xiàn)600dpi的精細(xì)分辨率。目前國際上較先進(jìn)的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí)25mm厚度的垂直速度，并可實(shí)現(xiàn)24位色彩的彩色打印。目前，在全球3D打印機(jī)行業(yè)，美國3D System和Stratasys兩家公司的產(chǎn)品占據(jù)了絕大多數(shù)市場(chǎng)份額。此外，在此領(lǐng)域具有較強(qiáng)技術(shù)實(shí)力和特色的企業(yè)/研發(fā)團(tuán)隊(duì)還有美國的Fab@Home和Shapeways、英國的Reprap等。

　　目前在歐美發(fā)達(dá)國家，3D打印技術(shù)已經(jīng)初步形成了成功的商用模式。如在消費(fèi)電子業(yè)、航空業(yè)和汽車制造業(yè)等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)可以以較低的成本、較高的效率生產(chǎn)小批量的定制部件，完成復(fù)雜而精細(xì)的造型。另外，3D打印技術(shù)獲得應(yīng)用的領(lǐng)域是個(gè)性化消費(fèi)品產(chǎn)業(yè)。如紐約一家創(chuàng)意消費(fèi)品公司Quirky通過在線征集用戶的設(shè)計(jì)方案，以3D打印技術(shù)制成實(shí)物產(chǎn)品并通過電子市場(chǎng)銷售，每年能夠推出60種創(chuàng)新產(chǎn)品，年收入達(dá)到100萬美元。

　　國內(nèi)3D打印發(fā)展現(xiàn)狀

　　自20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)多所高校開展了3D打印技術(shù)的自主研發(fā)。清華大學(xué)在現(xiàn)代成型學(xué)理論、分層實(shí)體制造、FDM工藝等方面都有一定的科研優(yōu)勢(shì)；華中科技大學(xué)在分層實(shí)體制造工藝方面有優(yōu)勢(shì)，并已推出了HRP系列成型機(jī)和成型材料；西安交通大學(xué)自主研制了三維打印機(jī)噴頭，并開發(fā)了光固化成型系統(tǒng)及相應(yīng)成型材料，成型精度達(dá)到0。2mm；中國科技大學(xué)自行研制了八噴頭組合噴射裝置，有望在微制造、光電器件領(lǐng)域得到應(yīng)用。但總體而言，國內(nèi)3D打印技術(shù)研發(fā)水平與國外相比還有較大差距。

　　近年來，國內(nèi)許多企業(yè)已實(shí)現(xiàn)了3D打印機(jī)的整機(jī)生產(chǎn)和銷售，這些企業(yè)共同的特點(diǎn)是由海外歸國團(tuán)隊(duì)建立，規(guī)模較小，產(chǎn)品技術(shù)與國外廠商同類產(chǎn)品相比尚處于低端。目前，國產(chǎn)3D打印機(jī)在打印精度、打印速度、打印尺寸和軟件支持等方面還難以滿足商用的需求，技術(shù)水平有待進(jìn)一步提升。

　　在服務(wù)領(lǐng)域，我國東部發(fā)達(dá)城市已普遍有企業(yè)應(yīng)用進(jìn)口3D打印設(shè)備開展了商業(yè)化的快速成型服務(wù)，

　　較高成本。以往家電模具是經(jīng)由機(jī)床反復(fù)切割和打磨制作完成，由于要求高精度，一個(gè)模具的制造時(shí)間在1個(gè)月左右。企業(yè)每年耗費(fèi)在模具上的制作經(jīng)費(fèi)很高，一些大型企業(yè)在家電模具開發(fā)上的投入每年甚至要耗費(fèi)數(shù)億元。

　　3D打印技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的漸興，或在未來能給家電企業(yè)帶來生產(chǎn)制造的捷徑。據(jù)悉，3D打印機(jī)將主要用于生產(chǎn)家電產(chǎn)品中樹脂部件生產(chǎn)所需要的模具。“在長(zhǎng)虹的柔性制造投入中，我們安排了3D打印進(jìn)入制造環(huán)節(jié)。其中電視和其他家電產(chǎn)品的模具應(yīng)用3D打印，會(huì)降低模具成本”，長(zhǎng)虹副總工陽丹介紹說。

　　早在上世紀(jì)90年代，青島海爾等企業(yè)就開始從事3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)的研發(fā)及應(yīng)用。同時(shí)在青島高新區(qū)，3D打印的產(chǎn)業(yè)版圖已經(jīng)規(guī)劃出籠，相關(guān)的項(xiàng)目研究也在開展中。涉及的重點(diǎn)上，圍繞3D打印軟件集成、材料開發(fā)、關(guān)鍵器件、應(yīng)用示范等環(huán)節(jié)，重點(diǎn)選擇家電電子、模具制造、生物醫(yī)療、文化創(chuàng)意等領(lǐng)域開展研發(fā)和應(yīng)用。

　　日本企業(yè)在3D打印領(lǐng)域也正在開展相關(guān)的研究并已獲得相關(guān)專利。據(jù)了解，松下公司已經(jīng)計(jì)劃將可高效生產(chǎn)樹脂和金屬部件的3D打印機(jī)應(yīng)用于家用電器制造生產(chǎn)，一旦成行，這將是3D打印機(jī)首次應(yīng)用于家電量產(chǎn)。而相比傳統(tǒng)技術(shù)模具制造一個(gè)多月的周期，利用3D打印技術(shù)將會(huì)讓制造時(shí)間大大縮短，這也會(huì)直接讓松下電器的模具生產(chǎn)成本，得到上百億日元的縮減。松下也已針對(duì)白色家電使用3D打印技術(shù)制作樣品機(jī)。

　　在3D打印技術(shù)領(lǐng)域，一些IT巨頭也開始關(guān)注并紛紛涌入。據(jù)悉，蘋果、IBM、亞馬遜、微軟、惠普、愛普森等已經(jīng)開始涉足該領(lǐng)域圖謀在未來無限可能的市場(chǎng)中分一杯羹。

　　隨著材料性能的提高、3D打印工藝的完善以及專利局限的突破，3D打印將會(huì)越來越多的應(yīng)用在家電產(chǎn)品最終部件的生產(chǎn)上。

　　3D打印機(jī)在醫(yī)療上的運(yùn)用

　　除了被用于制造珠寶、電子產(chǎn)品和汽車部件的模型，如今的工業(yè)3D打印機(jī)也在造福醫(yī)療領(lǐng)域：它們已經(jīng)可以定制人體肝臟和腎臟的模型，而科學(xué)家們還在研究如何用3D打印機(jī)打印胚胎干細(xì)胞和活體組織，

　　3D技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

　　目標(biāo)是制造出能夠直接移植到受體者身上的人體部位——用3D打印機(jī)制造人體部位可能再過很多年才能實(shí)現(xiàn)，但是先進(jìn)的3D打印機(jī)目前已經(jīng)開始走進(jìn)醫(yī)院。

　　上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院一個(gè)骨盆腫瘤患者，經(jīng)過診治后大半個(gè)骨盆被切除，面臨殘廢的風(fēng)險(xiǎn)，醫(yī)生為讓他重新站立行走考慮使用3D打印技術(shù)。

　　中國工程院院士、該院骨科主任戴尅戎教授介紹，按照以前的辦法，一般是使用制好的“通用型”金屬制品或經(jīng)過處理的異體骨頭修復(fù)骨骼巨大缺損，但匹配度差，效果并不好。而如今，他們可以嘗試用3D打印技術(shù)為患者重新“打印”一個(gè)新的骨盆。

　　手術(shù)前，他們用CT掃描和磁共振技術(shù)采集完整的骨盆和腫瘤的數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上在計(jì)算機(jī)中構(gòu)建出病人骨盆的立體圖像，并給出腫瘤的邊界和手術(shù)切除的范圍。同時(shí)，通過3D打印設(shè)備，打印出一個(gè)完整的與病人相同的骨盆模型。由醫(yī)師先在模型上進(jìn)行模擬切除，根據(jù)模型的殘缺情況，設(shè)計(jì)制造出人工半骨盆假體并在模型上進(jìn)行模擬安裝和修正，模擬安裝成功后，再使用鈦合金打印出真正的骨盆假體。手術(shù)切除腫瘤后，植入假體并與殘留骨盆精確連接。訂制的骨盆表面還可加上特殊涂層或微孔結(jié)構(gòu)，有利于周圍組織與假體形成一體。最后的手術(shù)很成功，病人已經(jīng)能夠站立行走。

　　戴尅戎表示，3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展空間巨大。從醫(yī)學(xué)角度看，3D打印技術(shù)有幾個(gè)特點(diǎn)，即因人制宜、就地制作、不限數(shù)量、節(jié)約成本，正好能滿足個(gè)體化、精準(zhǔn)化醫(yī)療的需求。

　　科學(xué)家認(rèn)為，未來3D打印技術(shù)將被應(yīng)用到大量領(lǐng)域，尤其是航空航天方面的設(shè)計(jì)和制造都離不開3D打印技術(shù)。

　　日前，美國宇航局科學(xué)小組取得了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)3D打印技術(shù)的階段性成果，這一研究或?qū)⒏淖兓鸺�發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造。工程師試圖通過該技術(shù)驗(yàn)證3D打印能否應(yīng)用于精密的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)部件生產(chǎn)，采用3D打印技術(shù)比傳統(tǒng)的制造工藝縮短更多的時(shí)間，美國法律限制了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)透明度，防止該技術(shù)流出。

　　業(yè)內(nèi)視角

　　員提供物美價(jià)廉的3D打印加工服務(wù)。線下整合3D產(chǎn)業(yè)資源，設(shè)有3D打印加工定點(diǎn)服務(wù)站，負(fù)責(zé)加工產(chǎn)品，并通過快遞公司將產(chǎn)品及時(shí)送到客戶手中。

　　網(wǎng)站的主要客戶群體，是易于接收新鮮事物的大中學(xué)生，為了提高網(wǎng)站知名度，億辰科技將眼光放到了教育行業(yè)，與學(xué)校進(jìn)行合作。在領(lǐng)導(dǎo)的帶領(lǐng)下，公司的3D團(tuán)隊(duì)走進(jìn)幼兒園，走進(jìn)中小學(xué)，走進(jìn)大專院校，開展3D打印體驗(yàn)活動(dòng)，將學(xué)生的3D打印需求與網(wǎng)站服務(wù)緊緊聯(lián)系在一起。公司先后與十幾所學(xué)校建立了長(zhǎng)期教育合作項(xiàng)目，為學(xué)校3D打印教學(xué)提供學(xué)習(xí)、打印、實(shí)習(xí)、創(chuàng)業(yè)、就業(yè)等一條龍服務(wù)。

　　未來的“3D人”喜歡創(chuàng)意，喜歡個(gè)性化產(chǎn)品。他們可以用智能手機(jī)在手機(jī)上建模，上傳打印模型，并且通過商家為他們打印“唯一”獨(dú)特的產(chǎn)品。四、3D打印的前景：增強(qiáng)應(yīng)用性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化

　　英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志在《第三次工業(yè)革命》一文中，將“3D打印技術(shù)作為第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一”，這充分可以看出3D 打印機(jī)將來不是要取代某一個(gè)制造業(yè)，而是要取代幾乎所有的制造業(yè)。

　　未來的3D打印可以做什么？也許我們的房屋不再是人工建造的而是用3D打印機(jī)打印一個(gè)，我們不會(huì)受食物的匱乏限制，想吃什么自己打；家里的常用物品不再需要購買，需要杯子椅子自己打印一個(gè)……

　　3D打印機(jī)的未來或?qū)�無所不能，只需要一個(gè)想法，一些材料，一臺(tái)3D打印機(jī)，就能將腦中的一切轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)體。在工業(yè)消費(fèi)領(lǐng)域，3D打印在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工具制造環(huán)節(jié)上的重要性更會(huì)凸顯。

　　以山東青島一家公司為例，此公司是生產(chǎn)電表，燈管控制器（燈開關(guān)）等等產(chǎn)品的公司。他們對(duì)于3D打印機(jī)的使用，首先是將客戶要求的內(nèi)容，設(shè)計(jì)出“三維模型”，然后通過3D打印機(jī)快速“打印”出來，拿出實(shí)物給客戶看，如果客戶滿意，則去刻模大批生產(chǎn)，從而可以當(dāng)時(shí)簽約客戶交付定金，這對(duì)于生產(chǎn)方?jīng)]有任何風(fēng)險(xiǎn)損失。另外假如客戶看到樣品后，覺得某些地方不合適可以當(dāng)面指出，生產(chǎn)方設(shè)計(jì)人員會(huì)重新設(shè)計(jì)，直到客戶滿意為止，打印出實(shí)物之后，再交給客戶確認(rèn)下，這樣不影響客戶簽約交付定金，還會(huì)避免生產(chǎn)方在盲目去刻模后浪費(fèi)的刻模費(fèi)用和時(shí)間精力。

　　3D打印部件的表現(xiàn)十分完美，而且使用了3D打印技術(shù)后，制造時(shí)間明顯縮短，僅花了4個(gè)月的時(shí)間，成本削減了大約70%。

　　我國3D打印技術(shù)在關(guān)鍵軍事領(lǐng)域的運(yùn)用也已經(jīng)非常成熟，與機(jī)器制造出的零件和產(chǎn)品相比，3D打印的產(chǎn)品更加精細(xì)輕盈、韌度更強(qiáng)、抗壓力更佳。

　　中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長(zhǎng)、亞洲制造業(yè)協(xié)會(huì)首席執(zhí)行官羅軍表示，3D打印技術(shù)已被廣泛地運(yùn)用到了航空航天、汽車零部件、重大裝備、文化創(chuàng)意、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

　　相比消費(fèi)和制造領(lǐng)域，我國3D打印技術(shù)在關(guān)鍵軍事領(lǐng)域的運(yùn)用已經(jīng)非常成熟，其中包括航母上的各種武器和配套裝置、人造衛(wèi)星的外部構(gòu)造、火星探測(cè)器、空間站，乃至宇宙飛船，而航空航天領(lǐng)域也是國內(nèi)目前運(yùn)用3D打印技術(shù)最多的領(lǐng)域。

　　我國第一艘航母“遼寧號(hào)”的艦載機(jī)型“殲—15”的部分零件就是以3D打印技術(shù)制造而成的。由于戰(zhàn)斗機(jī)在航母上起降時(shí)，前輪幾乎需要承載整個(gè)飛機(jī)重量的一半，這對(duì)于前輪支撐腳的性能要求極高，而“殲—15”與最新“殲—31”的前輪支撐腳都采用了以3D打印而成的鈦合金構(gòu)件。復(fù)旦大學(xué)美國研究中心教授沈丁立表示，3D打印技術(shù)能攻破武器部件、尤其是高端武器部件性能的缺陷。與機(jī)器制造出的零件和產(chǎn)品相比，3D打印的產(chǎn)品更加精細(xì)輕盈、韌度更強(qiáng)、抗壓力更佳。

　　3D打印走進(jìn)普通生活中

　　目前，隨著3D打印機(jī)成本的降低，尤其2012年，臺(tái)式3D打印機(jī)的橫空出世，讓3D打印越來越多的出現(xiàn)在人們視野中，預(yù)計(jì)未來幾年，3D打印將走進(jìn)普通人的生活。

　　以山東為例，青島億辰科技有限公司將3D打印工藝與互聯(lián)網(wǎng)的電子商務(wù)相結(jié)合，建立一個(gè)3D打印電子商務(wù)平臺(tái)——肥貓3D網(wǎng)。二者的結(jié)合能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程3D打印加工服務(wù)，將不同需求的客戶與不同地域的打印機(jī)有機(jī)地結(jié)合起來，使未來私人定制和個(gè)人制作的需求在互聯(lián)網(wǎng)上得以實(shí)現(xiàn)。

　　為提供高質(zhì)量3D打印加工服務(wù)，網(wǎng)站建立了一整套線上線下服務(wù)體系。線上設(shè)立會(huì)員俱樂部，會(huì)員在線上消費(fèi)享有積分獎(jiǎng)勵(lì)，消費(fèi)越多積分越多，大大降低會(huì)員訂制和自制3D打印產(chǎn)品的價(jià)格，為學(xué)生會(huì)

　　三維設(shè)計(jì)、反求工程等3D打印工藝技術(shù)的研究。為了提高科研團(tuán)隊(duì)的技術(shù)力量，聘請(qǐng)了國際3D打印技術(shù)領(lǐng)域泰山學(xué)者海外特聘專家擔(dān)任團(tuán)隊(duì)學(xué)術(shù)帶頭人，拓展了團(tuán)隊(duì)國際視野，提高了團(tuán)隊(duì)科研實(shí)力。為了培養(yǎng)3D打印技術(shù)人才，與中科院合作在本單位博士后工作站指導(dǎo)培養(yǎng)博士后，指導(dǎo)培養(yǎng)3D打印領(lǐng)域研究生，引進(jìn)國內(nèi)外3D打印領(lǐng)域博士。山東省經(jīng)濟(jì)與信息化委員會(huì)在電子信息專項(xiàng)中，重點(diǎn)立項(xiàng)支持王修春科研團(tuán)隊(duì)建設(shè)“山東省3D打印技術(shù)綜合服務(wù)平臺(tái)”。為對(duì)企業(yè)開展服務(wù)，本平臺(tái)已與濟(jì)南市新材料產(chǎn)業(yè)園簽約，在濟(jì)南市新材料產(chǎn)業(yè)園建設(shè)3D打印技術(shù)服務(wù)基地。平臺(tái)與相關(guān)企業(yè)合作，開展機(jī)器人關(guān)鍵零部件3D打印技術(shù)研究與應(yīng)用，作為技術(shù)支撐單位聯(lián)合申報(bào)了山東省自主創(chuàng)新重大專項(xiàng)。聯(lián)合山東電子學(xué)會(huì)、省經(jīng)濟(jì)與信息化研究院開展了省科協(xié)3D打印技術(shù)軟科學(xué)項(xiàng)目的研究，籌備建立山東省3D打印產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)。發(fā)揮山東省科學(xué)院電子信息、材料、激光、自動(dòng)化技術(shù)的綜合優(yōu)勢(shì)，合作開展3D打印工業(yè)云平臺(tái)、3D打印材料、裝備技術(shù)的研究。

　　近年來，王修春研究員先后主持承擔(dān)科技部國際科技合作專項(xiàng)“氫燃料電池電極新材料”，省經(jīng)信委電子信息專項(xiàng)“山東省3D打印技術(shù)綜合服務(wù)平臺(tái)建設(shè)”，合作承擔(dān)國家支撐計(jì)劃子課題“鎂合金防護(hù)與連接技術(shù)”，山東省自主創(chuàng)新重大專項(xiàng)“汽車用鎂合金及部件制備技術(shù)”、山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“清潔汽車涂裝技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化示范工程”，山東省自然基金、博士基金等多項(xiàng)課題，研究開發(fā)的技術(shù)成果和產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外汽車、礦山、油田、軍工等多個(gè)領(lǐng)域，獲省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，省科技進(jìn)

　　步三等獎(jiǎng)二項(xiàng)，國家發(fā)明展銀牌獎(jiǎng)一項(xiàng)，省發(fā)明展一等獎(jiǎng)一項(xiàng)，獲山東省發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)。下一步，王修春研究員及其科研團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)致力于3D打印技術(shù)研究與應(yīng)用推廣，使3D打印技術(shù)在山東省得到更快發(fā)展，為山東省兩化融合和產(chǎn)業(yè)升級(jí)做出貢獻(xiàn)。

　　在節(jié)省時(shí)間、節(jié)省金錢方面，3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)顯而易見，但是如果需要量產(chǎn)，3D打印的成本將遠(yuǎn)高于現(xiàn)在的流水線。而且企業(yè)很難投入更多精力和金錢去研發(fā)3D打印耗材，所以3D打印現(xiàn)在很難形成規(guī)�；�發(fā)展。

　　要想長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，提高應(yīng)用性，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展已經(jīng)變得勢(shì)不可免。

　　事實(shí)上，目前以上市公司為代表的3D打印企業(yè)也無不積極拓展應(yīng)用的領(lǐng)域，希望借此加速3D打印的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。光韻達(dá)2013年曾與比利時(shí)Materialise公司簽訂了《三維打印賽車項(xiàng)目合作框架協(xié)議》，提出用一年時(shí)間完成一輛可駕駛的電動(dòng)或太陽能賽車的制作，并使用該賽車參加一次正式的同級(jí)別競(jìng)技比賽。到了2014年，光韻達(dá)近日又公告進(jìn)軍3D打印醫(yī)療領(lǐng)域。除此之外，公司在3D打印方面后續(xù)還可能向工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展，如航空航天等。

　　同時(shí)，另一家上市公司銀禧科技高管也稱，公司除了做原材料外，還將涉及加工與服務(wù)。

　　總體來說，未來3D打印并不一定會(huì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造業(yè)，但它會(huì)成為制造業(yè)的必要補(bǔ)充。3D打印技術(shù)的不斷成熟，在推進(jìn)中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐、提升制造業(yè)水平的過程中，也將大放異彩。

【簡(jiǎn)談3D打印現(xiàn)狀及在各行業(yè)的應(yīng)用-本刊記者】相關(guān)文章：

中望3D助力軸承在3D打印的應(yīng)用 -工程01-01

3D打印作文09-18

3d打印實(shí)踐報(bào)告01-16

3D打印技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用論文09-11

寒冬里的春天-本刊記者遼寧探春行07-19

神奇的3D打印技術(shù)作文09-09

奇妙的3D打印作文09-14

3D打印樂趣多作文08-19

神奇的3D打印優(yōu)秀作文10-02