3D打印技术的前景和发展趋势

浅析3D打印技术的发展前景和对策

摘要：3D打印技术，毋庸置疑，已成为可预见未来的核心技术革命之一，其发展之势如日中天，不可逆转。注目时局，高度重视3D打印技术的研发并稳步推进其试点运行将成为积极应对3D打印技术浪潮袭来的应有之态度及举措。

关键词：3D打印技术，发展前景，态度对策

引 言

众所周知，第一次工业革命和第二次工业革命分别以蒸汽机的发明和电气化的使用为标志，以其强大的生产力解放为基础，深刻地改变了西方资本主义国家甚至整个世界的面貌，有力地推动了世界现代化的历史进程。显而易见，科学技术是第一生产力，更是当今世界格局下各国综合国力比较的核心指标之一，可以说，最新最前沿的科学技术的掌握和最早应用推广，将是未来国家间竞争的重要体现和地位分水岭。那么，当下最值得关心注目的科学技术是什么呢？毫无争议，3D打印技术将占一重要席位且有愈演愈烈之势。

一、3D打印技术的扼要介绍

3D打印技术目前最为引人注目的当推3D打印机，鉴于此，本文将把3D打印机作为其技术典型来探讨。3D打印机诞生于20 世纪80 年代中期，是由美国科学家最早发明的。3D打印机是指利用3D打印技术生产出真实三维物体的一种设备，其基本原理是利用特殊的耗材( 胶水、树脂或粉末等)按照由电脑预先设计好的三维立体模型,通过黏结剂的沉积将每层粉末黏结成型,最终打印出3D实体。3D打印过程可分为两步，首先在需要成型的区域喷洒特殊的胶水，然后均匀喷洒粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，没有胶水的区域仍保持松散状态，重复这一过程直到实体模型被“打印”成型。由于其分层加工的过程与喷墨打印机十分相似，所以被称为“打印机”。[1]

二、3D打印技术的发展前景

正如著名的《经济学人》最近描述了3D打印技术的前景——这是一种新型的生产方式，能够促成第三次工业革命。根据研究3D打印机的前贤报告，可以从以下四个方面来一窥其势。未来5-10年，随着技术的不断进步及市场需求的扩大，3D打印机将呈现四个方面的发展趋势：（一）3D打印速度和效率将不断提升。随着开拓并行、多材料制造工艺方法的采用，打印速度和效率有望获得更大提升;（二）3D打印材料更加多样化。随着先进材料的不断发展，智能材料、纳米材料、新型聚合材料、合成生物材料等将成为3D打印材料；（三）3D打印机价格大幅下降。一些较小规模的3D 打印机制造商已经开始推出一万美元以下的3D打印机。随着技术进步及推广应用，3D打印机的价格有望大幅下降。（四）3D打印机应用领域更加广泛。3D打印机诞生后，早期主要用于航空航天、机械、医疗、建筑等行业的模型制作。随着其进一步走向成熟，3D打印机已开始用来制造汽车、飞机等高科技含量零部件、皮肤、骨骼等活体组织。专家预计，在不久的将来，从鞋、眼镜到厨房用具、汽车等各种产品都可以用3D打印机生产出来。[2]

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３Ｄ打印又称增量制造（Ａｄｄｉｔｉｖｅ　Ｍａｎｕｆａｃ一　专利的发展为３Ｄ打印克服了技术卜的各种难　

ｔｕｒｉｎｇ），是一个打印出任何三维物体的过程，　关，也将３Ｄ打印的用途扩展到很多领域。　

与普通墨水跟纸的打印不同，３Ｄ打印用的材　１　３Ｄ打印的发展过程　

料是根据所要打印的物品来决定的，通过预先　３Ｄ打印技术的理论是在２０世纪８０年代　

地用电脑软件建立设计一个精确且包含物品　开始出现及发展，１９８１年，两种利用光硬化聚　

各种洋细的数据库，然后与打印机信息联通，　合物的增材制造＝三维塑料模型的方法在名古　

使打印机通过挤压和烧结的方式将物体打印　屋的一所Ｔ业研究所被发明，其紫外线照射面　

出来。３Ｄ打印技术是一项新兴的技术，目前世　积由掩模图形或扫描光纤发射机控制。１９８４　

界上打印　简单物体的普通３Ｄ打印机已经比　年，三维系统公司的查克・赫尔（Ｃｈｕｃｋ　Ｈｕｌ１）发　

较成熟，已经有一些厂商生产３Ｄ打印机及用　明了立体光刻，这项技术是用紫外激光固化高　

３Ｄ打印机打印ｍ特定物品。不过对于比较高　分子光聚合物，立体光刻的文件格式可以控制　

难度的物品，像是高精确度的汽车飞机零件、　打印机将原材料层叠起来。赫尔称这一程序可　

生物活性器官等等，这些理论上都是可以实　以“通过创建打印目标物体每部分之间的联系　

现，但还有一些技术难关还没突破，还处于研　来打印三维物体”。到现在为止，大部分３Ｄ打　

究阶段。在这项技术快速发展的时期，已经有　印机，特别是３Ｄ打印爱好者使用的和针对消　

超过一万个技术专利在这个领域被申请，这些　

费者设计的３Ｄ打印机，使用的大都是采用这　种疗法设计然后熔融沉淀形成３Ｄ物体。　

对于金属材料，熔融沉淀法已经在２０世　

纪八九十年代通过自动技术运用到几乎所有　

金属加一　品中，但是只用一件Ｔ具就完成从　

原材料到成晶在当时还只是个想法。到了上世　

纪９０年代中期，斯坦福大学和卡内基梅隆大　

3D打印技术的发展现状与未来趋势

3D打印技术作为一种革命性的数字化制造技术，自20世纪80年代开始发展以来，已经取得了长足进步。目前，3D打印技术已经广泛应用于汽车、医疗、航空航天、电子设备等领域，成为推动现代工业进步的重要力量之一。本文旨在探讨3D打印技术的发展现状和未来趋势。

1. 3D打印技术的发展现状

3D打印技术最初是以快速成型（Rapid Prototyping）技术为基础发展起来的。随着技术的不断完善，3D打印技术越来越成熟，衍生出多种不同的打印技术：例如可熔性沉积（Fused Deposition

Modeling，FDM）、光固化（Stereolithography，SLA）、粉末烧结（Selective Laser Sintering，SLS）等。3D打印技术的成熟已使得实现数字化设计、快速制造成为可能。

在汽车领域，3D打印技术早已广泛应用。现在，汽车零部件的3D打印技术早已成熟，应用范围包括汽车发动机、减震器、轮毂等。相比于传统制造技术，3D打印技术可大大缩短产品开发周期，降低生产成本。

在医疗领域，3D打印技术也得到了广泛应用。例如，3D打印技术被用来制造高精度、复杂的人工关节和假肢等医疗器械；同时，还能够定制化制作牙齿和医疗器械等产品，为患者带来更优质的医疗服务。

2. 3D打印技术的未来趋势

未来，3D打印技术将继续发展，应用范围将更加广泛。以下是未来几年3D打印技术的趋势：

1）大规模生产：随着3D打印技术的不断发展，其适用范围不断扩大，从生产原型到全局生产已成为可能。未来，3D打印技术将融入到更多的生产行业中，成为生产产品的重要手段。

2）新材料应用：3D打印技术将继续探索更多新材料的应用，从而满足广泛的生产需求。例如，可以利用3D打印技术生产超导材料和金属材料等。

3）云化服务: 未来，云化服务将是3D打印技术彻底改变生产模式的关键因素。通过云化服务，制造商可以利用互联网连接和管理所有3D打印机，从而实现生产更高质量的3D打印产品。

3D打印技术的发展与应用前景

经过多年的发展，3D打印技术已经越来越受到各行各业的关注和重视。它的出现不仅带来了生产模式的颠覆，而且为创新提供了新的可能性。本文将围绕着3D打印技术的发展与应用前景展开论述。

一、3D打印技术的发展历程

3D打印技术最早出现于20世纪80年代，起初被用于制造原型。随着技术的不断突破，其应用范围也逐渐扩大。如今，3D打印已经能够制造出各种物品，包括食品、服装、汽车零部件等等。同时，3D打印设备的体积也逐渐减小，价格逐渐下降，越来越多的企业和个人开始使用3D打印技术。

二、3D打印技术的应用领域

1. 医疗领域：3D打印技术在医疗领域的应用前景巨大。通过3D打印技术，医生可以根据患者个体化的需求，打印出合适的医疗器械和假体。此外，3D打印技术还可以打印出人体组织和器官模型，帮助医生进行手术规划和训练。

2. 制造业：传统的制造业需要借助模具等工具进行生产，成本和时间较高。而有了3D打印技术，制造企业可以直接打印出产品，无需进行模具制造。这不仅大大缩短了生产周期，还减少了生产成本。此外，3D打印技术也为定制化生产提供了可能，可以根据客户的要求打印个性化的产品。

3. 教育领域：3D打印技术的应用在教育领域也非常广泛。通过使用3D打印机，学生可以将自己的设计想法变成现实。这对于培养学生的创新思维和动手能力非常有帮助。同时，学生还可以通过打印模型来更好地理解和学习各个学科的知识。

三、3D打印技术的挑战和问题

虽然3D打印技术的应用前景十分广阔，但也面临着一些挑战和问题。首先是材料的选择和稳定性问题。目前，3D打印技术主要使用的是塑料材料，而且不同材料的打印效果也有差异。其次是知识产权和法律问题。3D打印技术的普及可能会导致盗版和侵权现象的增加，对于知识产权保护提出了新的挑战。此外，3D打印技术的安全性问题也需要引起重视，例如制造武器等违法行为的风险。

四、未来3D打印技术的发展方向