浅谈国内外3D打印技术的发展摘要：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。
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打印介绍3D 打印机英文“3D Printers”，3D 打印机这个名称是近年该产品来针对民用市场而出现的一个新词。
其实在专业领域他有另一个名称“快速成形技术”。
快速成形技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，诞生于20 世纪80 年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20 年来制造领域的一个重大成果。
它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
即，快速成形技术就是利用三维CAD 的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。
RPM 技术是在现代CAD/CAM 技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。
但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。
形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"，因此得名“3D 打印机”。
二、3D 打印机的原理3D 打印机可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。
每个截面数据相当于医学上的一张CT 像片；整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。
当然，整个过程是在电脑的控制下，由3D 打印机系统自动完成的。
不同公司制造的3D 打印机所用的成形材料不同，系统的工作原理也有所区别，但其基本原理都是一样的，那就是"分层制造、逐层叠加"。
这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。
3D 打印机的制作过程我们举个例子：例如我们制作一个塑料材质的苹果，首先我们需要在电脑上使用3D 软件制作出一个苹果的3D 模型文件，然后把它转换成3D 打印机支持的文件格式。
接下来需要给3D 打印机放入塑料耗材，现在3D 打印机就可以制作了。
这个过程是不是像我们的平面打印机的操作呀！好下面说重点。
打印系统在制作的时候会从这个苹果3D 模型底部开始切成很多片（多少片呢？这个要根据打印机的技术指标它所支持的“层厚”来决定。
）也就是我们上面说的截面图。
最先开始制作的是苹果模型的最底部的那一个截面，也就是苹果最底部的一层，这时候系统会控制激光器（或喷嘴）在这一层截面图的范围烧结原料（或挤出原料——不同的打印机技术制作方式也有区别这个下面我们会提到），这一层做好后是第二层依此类推。
这样这个塑料苹果就一层层的“生长”出来了。
三、3D打印技术的过去3D打印技术是实现加式制造的一种方式。
在很多文献中，将加式制造等同于3D打印技术。
加式制造的主要特征就是利用逐层增加材料的方式生产各种产品，无须模具，因此也被称为无形制造技术（Freeform Fabrication，简称FF或FFF）。
加式制造的思想也是自古有之。
从远古时期至今，房舍楼宇的构建技术始终体现了加式制造的思想。
工业时代早期，就有许多加式制造的技术和专利出现。
根据美国学者所查出的世界上相关加式制造专利和技术，现代的加式制造有两个源头：照相雕塑（Photosculpture）技术和地貌成型（Topography）技术，分别始于1860年法国人Willeme的多照相机实体雕塑专利和1890年美国人Blanther的分层应急地貌图专利。
我们认为，照相雕塑更接近从3D模型数据产生物体的过程，因此更能体现加式制造的思想。
特别是1951年Munz的专利，十分清楚地展示了现代立体印刷（Stereolithography）的特征。
现代加式制造技术直接起步于1968年Swainson的专利、1972年Ciraud的专利和1979年Housholder的专利，分别开创了激光三维聚合成型、直接粉末沉积和粉末激光烧结等加式制造技术。
一般认为，1972年德国人Ciraud提出的利用激光能量光束进行粉末沉积，实现分层叠加成型的技术，是世界上第一个成功的现代加式制造过程。
从上世纪80年代起，各种各样的加式制造技术大量出现，并在许多领域里进行了创造性的应用，形成今天的加式制造，特别是3D打印技术的新局面。
从上世纪80年代起，各种各样的加式制造技术大量出现，并在许多领域里进行了创造性的应用，形成今天的加式制造，特别是3D打印技术的新局面。
四、国外3D打印技术发展现状3D打印技术在美国已经形成产业化，目前美国3D打印市场主要分为两类公司。
一类是以生产研制打印机为主的公司，如3D Systems，Stratasys，MarkerBot，Formlabs等，其中3D Systems是全球最大的3D打印机生产商，该公司不仅提供打印机，还出售打印机配套的原材料、相关软件，并为客户提供培训，涉及的行业包括模具、医疗、教育、珠宝、建筑等。
另一类则是以3D打印机为基础，以服务大众为主的社会制造公司，其中最著名的两个公司为Shapeways和Quirky。
Shapeways公司于2007年创立于荷兰，后将总部移至美国纽约市，截至目前，公司已获得两轮投资，第一轮金额为510万美元，第二轮为620万美元。
2012年10月，该公司在纽约皇后区的“未来工厂”投入运营。
“未来工厂”就是50台工业3D打印机，通过Facebook和Twitter等社会媒体，接受客户的各种产品的三维设计方案，并在数天内完成产品的打印生产，然后寄送给客户。
同时，该公司还为商家和设计者设立平台，使他们可以利用公司的3D打印机生产并销售自己设计或收集的产品，目前该公司已有近15万个平台会员，6000余名设计者，至2012年6月20日，已经打印了100多万个3D产品。
Quirky公司于2009年成立于美国纽约，至今已获近亿美元的风险基金。
Quirky 的特色是众包：公司通过Facebook和Twitter等社会媒体接收公众提交的产品设计思路，并由公司的注册用户进行评论和投票表决，如此每周挑选出一个产品进行3D打印生产，参加产品设计和修正过程的众包人员可分享30%的营业额。
公司还进一步将众包设计改进的过程同时转化为通过社会媒体来推荐相应产品的过程，创造性地拓展了销售市场。
目前，该公司每年仅生产60种产品，产品的提交费由最初的99美元降至现在的约10美元，公司的注册用户每月以20%的速度增长，已达30万人，而网上社区注册用户达26万。
公司有望今年获利100万美元，已向发明者支付了200多万美元的授权费。
Quirky的一个成功例子是一位中学生所设计的“Pivot Power”插线板，今年已获50万美元的净收入，该中学生的收入超过5万美元。
尽管美国在3D打印的整体技术上领先全球，但在基础研究设施、研发组织和政府支持上，欧盟明显领先。
首先，欧盟在政府研发方面的投入力度要大于美国（不计不公开的国防军事投入），著名的大型合作项目包括英国的加式制造创新中心、欧盟第六框架项目大航空航天组件快速生产RAPOLAC（Rapid Production of Large Aerospace Components，大型航空航天部件快速生产），全程专注航空航天的SMD（Shaped Metal Deposition，成型的金属沉积）技术等等。
其次，欧洲工业界也主动组织形成3D打印产业群，共同开发加式制造的市场。
一度形成原始创新技术源于美国，但其后的研发和应用及商业化却是由欧盟等国家完成的局面。
近几年来，美国明显加大、加快了对3D打印技术研发的组织力度，但仍然是以企业和大学及科研机构等半政府、半民间的组织为主导力量。
2009年，以美国相关大学为主的“加式制造路线（RAM）研讨会”就未来5到10年的技术发展进行了广泛的讨论，并发表了较有影响的路线图研讨报告。
根据这一报告的建议，由爱迪生焊接研究所（EWI）牵头于2010年成立“加式制造共同体AMC （Additive Manufacturing Consortium）”，试图将相关的制造商与供应商同大学与研究机构联结成为一个互动良性发展促进的生态组织，共同解决3D打印技术中还存在着的大量问题。
AMC目前已有30余家企业、研究所、大学、军方和政府等机构成员，以金属材料的加式制造技术为主，每季度活动一次。
目前，AMC 整合EWI及其成员的设备、技术和专业知识，初步构成了一个分布式、网络化的加式制造“国家实验平台中心NTBC（National Test Bed Center）”。
AMC和NTBC的使命就是提高3D打印加式制造技术的成熟度，促进相应的产业投资，在全美范围内将这一新兴的制造方式早日转化为主流的制造方式。
自2011年起，AMC每年都向其会员发布加式制造的现状报告。
此外，近三年来美国政府、军方及企业还多次组织了3D打印技术的有奖挑战大赛，希望以此加速相关技术的发展、应用和普及。
五、我国3D打印技术的发展现状及所面临的问题1 发展现状1．技术研发我国已有部分技术处于世界先进水平。
其中，激光直接加工金属技术发展较快，已基本满足特种零部件的机械性能要求，有望率先应用于航天、航空装备制造；生物细胞3D 打印技术取得显著进展，已可以制造立体的模拟生物组织，为我国生物、医学领域尖端科学研究提供了关键的技术支撑。
2．产业应用目前，依托高校成果，对3D 打印设备进行产业化运作的公司实体主要有：陕西恒通智能机器（依托西安交通大学）、湖北滨湖机电（依托华中科技大学）。
这些公司都已实现了一定程度的产业化，部分公司生产的便携式桌面3D 打印机的价格已具备国际竞争力，成功进入欧美市场。
