中國(guó)3D打印技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀及發(fā)展思路

張晶晶（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，山西 太谷 030800）

中國(guó)3D打印技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀及發(fā)展思路

張晶晶
（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，山西 太谷 030800）

近幾年，由于科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展，3D打印作為一種新型的快速成型制造技術(shù)，并受到國(guó)際上的普遍關(guān)注。在“第三次工業(yè)革命”的大背景下，其被賦予了神圣的使命，被看作是引發(fā)“第三次工業(yè)革命”的關(guān)鍵性因素。自20世紀(jì)80年后期問世以來，3D打印技術(shù)作為一項(xiàng)高新制造技術(shù)，一直引導(dǎo)著世界制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。所以發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，是提高我國(guó)制造技術(shù)在世界范圍內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力，提升我國(guó)產(chǎn)品開發(fā)水平的關(guān)鍵所在。本文依據(jù)目前國(guó)內(nèi)外3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，以及我國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)所面臨的技術(shù)瓶頸，分析了我國(guó)3D打印技術(shù)未來的發(fā)展思路，為現(xiàn)階段3D打印產(chǎn)業(yè)投資和技術(shù)開發(fā)研究提出一些建設(shè)性的想法。

3D打??；快速成型；產(chǎn)業(yè)發(fā)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.240

1　3D打印技術(shù)的原理

3D打印又稱為“三維打印”，是指依據(jù)物體的三維實(shí)體數(shù)據(jù)，通過層層堆積原材料的方法來生產(chǎn)產(chǎn)品的制造技術(shù)。與傳統(tǒng)去除材料的加工工藝完全不同，所以又被稱為“增材制造”。作為一種綜合性的快速成型技術(shù)，它包含了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多方面的先進(jìn)制造技術(shù)，具有很高的科技含量。加工過程中，首先對(duì)三維實(shí)體進(jìn)行逐層掃描，根據(jù)分成的無數(shù)細(xì)小的界面，將原材料層層堆積起來，最終形成完整的三維實(shí)體造型，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)無需原胚和模具。運(yùn)用3D打印，可以制造傳統(tǒng)加工制作中，無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)造型，不僅能夠大大縮短加工周期，簡(jiǎn)化加工步驟，而且應(yīng)用范圍廣，適用于大多數(shù)的生產(chǎn)領(lǐng)域和行業(yè)，能為企業(yè)有效地提高生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

2　3D打印技術(shù)的現(xiàn)狀分析

目前，隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，已被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)制造中，其中包括航空航天、生物醫(yī)學(xué)、消費(fèi)品制造加工等領(lǐng)域。同時(shí)，隨著3D打印的日漸成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)大，推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)的變革。

（1）航空航天：在航空航天領(lǐng)域中，3D打印的應(yīng)用尤其廣泛。眾所周知，航空航天領(lǐng)域是一個(gè)高精密高標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)，產(chǎn)品加工生產(chǎn)要求可靠性高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜精密。如果用傳統(tǒng)制造業(yè)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，往往很難達(dá)到要求，甚至難以實(shí)現(xiàn)。而3D打印以其獨(dú)特的加工制造特點(diǎn)，則相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。這將大大減少航空航天行業(yè)生產(chǎn)加工中人力、物力以及資金的投入，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。

（2）生物醫(yī)學(xué)：利用3D打印可以加工制造醫(yī)學(xué)道具、模型、用品等，例如醫(yī)療設(shè)備、人體器官等。通過3D打印制作復(fù)雜的人體器官模型，供人體器官移植。這將極大的提高現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)，幫組研究人員解決醫(yī)療技術(shù)難題，而通過傳統(tǒng)加工制造技術(shù)則難以實(shí)現(xiàn)。

（3）消費(fèi)品制造加工：在新產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)過程中，利用3D打印可以快速地將研發(fā)人員的設(shè)計(jì)構(gòu)想轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品模型，大大縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期和降低研發(fā)成本，同時(shí)使企業(yè)能準(zhǔn)確地把握產(chǎn)品研發(fā)定位。目前，3D打印在我國(guó)消費(fèi)品制造行業(yè)中的普及應(yīng)用已相當(dāng)普遍，很多消費(fèi)品生產(chǎn)企業(yè)的應(yīng)用程度比較高。而使用傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造工藝，不僅需要制作加工產(chǎn)品所用到的模具，在生產(chǎn)過程中還存在浪費(fèi)原材料，生產(chǎn)周期長(zhǎng)的，資金消耗大的缺點(diǎn)。

3　我國(guó)3D打印技術(shù)發(fā)展面臨的問題及應(yīng)對(duì)策略

作為一個(gè)全球制造業(yè)的大國(guó)，我國(guó)卻主要以基礎(chǔ)加工制造業(yè)為主。在加工制造產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用3D打印普及的時(shí)間還比較短，技術(shù)應(yīng)用水平低。與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)水平相比，我國(guó)還處于3D打印研發(fā)的初級(jí)階段。雖然取得了一些進(jìn)展，但依然存在眾多的技術(shù)問題有待解決。

首先，政府部門缺乏對(duì)3D打印的規(guī)劃和引導(dǎo)，尤其是在我國(guó)處于工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)進(jìn)程中，在發(fā)展智能化制造業(yè)的規(guī)劃中，政府部門對(duì)于3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展整體規(guī)劃和推廣力度不夠；其次，國(guó)家對(duì)3D打印產(chǎn)業(yè)的技術(shù)、資金扶持力度小。目前我國(guó)能夠獨(dú)立具備生產(chǎn)3D打印設(shè)備能力的企業(yè)數(shù)量不多，由于企業(yè)自身技術(shù)研發(fā)和資金能力有限，導(dǎo)致企業(yè)難以生產(chǎn)高精密，性能優(yōu)良的3D打印設(shè)備，來滿足國(guó)內(nèi)企業(yè)加工生產(chǎn)的使用。所以，當(dāng)前很多企業(yè)的3D打印設(shè)備主要依靠進(jìn)口歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品來滿足生產(chǎn)需求。而對(duì)這些進(jìn)口產(chǎn)品的維護(hù)和維修，都要依靠生產(chǎn)廠家技術(shù)援助和人員的支持，無形中增加了我國(guó)企業(yè)在生產(chǎn)制造中的成本費(fèi)用，降低了企業(yè)的生產(chǎn)效率，不利于我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)能力的發(fā)展。第三，在我國(guó)制造業(yè)領(lǐng)域中，3D打印產(chǎn)業(yè)的推廣和技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)缺乏，只有為數(shù)不多企業(yè)能夠接受到先進(jìn)制造理念的引導(dǎo)。很多企業(yè)沒有認(rèn)識(shí)到3D打印的應(yīng)用對(duì)于促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)加工制造的重要性，對(duì)這一新型制造技術(shù)在企業(yè)發(fā)展中的戰(zhàn)略意義認(rèn)識(shí)不夠深刻，而且，政府部門缺乏完整有效的3D打印推廣體系，讓更多的企業(yè)認(rèn)識(shí)和接受3D打印，這大大減緩了我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)體制的轉(zhuǎn)型步伐，降低了國(guó)內(nèi)企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

針對(duì)，以上3D打印發(fā)展所面臨的問題，我國(guó)應(yīng)該加大對(duì)3D打印的研發(fā)力度，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的研發(fā)資源，組成技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，不斷提高我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，縮短與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家3D打印技術(shù)的差距。其次，對(duì)國(guó)內(nèi)有意向應(yīng)用3D打印技術(shù)的中小企業(yè)在生產(chǎn)制造過程中對(duì)3D打印的應(yīng)用提供技術(shù)和資金的扶持，使企業(yè)的加工制造能力最大程度的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)智能化，達(dá)到先進(jìn)的生產(chǎn)制造水平。第三，完善現(xiàn)有3D打印的推廣體系，依靠大型展會(huì)、論壇研討等形式普及3D打印的應(yīng)用，引導(dǎo)那些對(duì)3D打印認(rèn)識(shí)不夠的企業(yè)引進(jìn)新技術(shù)，為其提供從引進(jìn)全技術(shù)和后期維護(hù)的全方位服務(wù)，解除企業(yè)在生產(chǎn)過程中的后顧之憂。

4　未來3D打印的發(fā)展思路

3D打印的在未來加工制造領(lǐng)域的潛力巨大，勢(shì)必成為引領(lǐng)未來制造業(yè)的主流趨勢(shì)。作為一項(xiàng)革命性的制造技術(shù)，雖然還存在技術(shù)不夠成熟的問題，但是它對(duì)于未來生產(chǎn)制造技術(shù)的發(fā)展具有巨大的影響力。我們應(yīng)該不斷深入的探究和發(fā)展3D打印技術(shù)，使其更加成熟，更好地應(yīng)用于現(xiàn)代加工制造業(yè)領(lǐng)域中，讓其更有效的服務(wù)于我國(guó)的制造業(yè)。

［1］江洪，康學(xué)萍.3D打印技術(shù)的發(fā)展分析［J］.新材料產(chǎn)業(yè)，2013，（10）：30-35.

［2］成凱.淺析3D打印技術(shù)的發(fā)展［J］.藝術(shù)科技，2013（11）：47.

［3］王忠宏，李揚(yáng)帆，張曼茵.中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展思路［J］.經(jīng)濟(jì)縱橫，2013（01）：91-93.