3D打印技術(shù)及應(yīng)用趨勢(shì)

潘舟

摘 要：近年來(lái)，全球范圍內(nèi)都掀起了“3D打印”熱潮。作為一種全新的高科技技術(shù)，3D打印技術(shù)因其廣泛的應(yīng)用性、價(jià)值性，以及未來(lái)的普及性，受到人們的熱切關(guān)注和討論。高中生的好奇心強(qiáng)，喜歡并樂(lè)于接觸新興事物，3D打印技術(shù)的先導(dǎo)性與新穎性，不僅可調(diào)動(dòng)高中生的探究熱情，同時(shí)了解3D打印技術(shù)的基本含義以及應(yīng)用趨勢(shì)，對(duì)于高中生自身眼界的提升和綜合素質(zhì)的發(fā)展，具有十分積極的促進(jìn)作用。本文從高中生角度，針對(duì)3D打印技術(shù)探討了其在醫(yī)學(xué)、教育、航空、考古、日常生活等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：3D；打印技術(shù)；應(yīng)用趨勢(shì)

3D打印技術(shù)自誕生之日起，就被視作人類社會(huì)文明又一次的重大突破。短短數(shù)年間，3D打印技術(shù)不僅在不同領(lǐng)域取得了顯著成就，同時(shí)也開(kāi)始被人們廣泛的關(guān)注和討論。3D打印技術(shù)之所以有如此“魔力”，在于這項(xiàng)技術(shù)能從根本上改變?nèi)藗儸F(xiàn)有的生產(chǎn)生活觀念和方式。3D打印技術(shù)在未來(lái)數(shù)十年內(nèi)都將是世界范圍內(nèi)的重要研究課題。

一、3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是一種利用3D打印機(jī)可將實(shí)物進(jìn)行快速模擬成型的技術(shù)。3D打印技術(shù)不僅有著極高的實(shí)物還原能力，同時(shí)其打印厚度最薄僅為0.025mm。3D打印技術(shù)并非全新的技術(shù)，而是綜合了計(jì)算機(jī)、材料、機(jī)電、激光等各種先進(jìn)技術(shù)。有學(xué)者甚至稱3D打印技術(shù)將引領(lǐng)人類社會(huì)的第三次工業(yè)革命，由此可見(jiàn)3D打印技術(shù)在未來(lái)之于人類社會(huì)的重要作用。

二、3D打印技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)

（一）醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用不亞于一場(chǎng)革命，利用3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)人體器官的打印。人體骨骼可利用3D打印技術(shù)打印，這種打印出的骨骼，可暫時(shí)代替人體骨骼的支撐作用，在受損骨骼重新恢復(fù)后，打印的骨骼會(huì)自然無(wú)害溶解。2013年，3D打印技術(shù)首次成功救治了一位下顎骨感染患者。同時(shí)人體血管也可利用3D打印技術(shù)打印，目前這一應(yīng)用在德國(guó)已經(jīng)取得突破性進(jìn)展。此外，3D打印技術(shù)還可打印軟骨組織，如半月板。目前這一應(yīng)用在美國(guó)已經(jīng)開(kāi)始逐步普及。3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域未來(lái)的應(yīng)用前景極其廣闊，其可使更多的人免于病痛。

（二）航空領(lǐng)域

3D打印技術(shù)在航空領(lǐng)域可用于先進(jìn)機(jī)械零部件的加工制造，以對(duì)傳統(tǒng)制造加工業(yè)存在的缺陷進(jìn)行改善。2013年，美國(guó)相關(guān)科研技術(shù)人員，成功使用了3D打印技術(shù)制作出了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴射器。測(cè)試結(jié)果顯示，3D打印技術(shù)制作的噴射器，無(wú)論是在質(zhì)量還是在精細(xì)度上都優(yōu)于傳統(tǒng)工業(yè)制作的噴射器。在火箭噴射器制造中應(yīng)用3D打印技術(shù)還可有效減小工作量、縮短制造周期，并大幅降低成本。在2013年，我國(guó)也利用3D打印技術(shù)制造出了飛機(jī)關(guān)鍵鈦合金構(gòu)件，在這一領(lǐng)域首次取得重大突破。

（三）考古領(lǐng)域

在考古領(lǐng)域，尤其是文物修復(fù)中3D打印技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于破損古文物的修復(fù)具有極其顯著的效果。破損古文物經(jīng)3D掃描，完成數(shù)據(jù)采集和處理，即可建立模型并打印，具備操作簡(jiǎn)單、成型快速、還原度高等諸多優(yōu)點(diǎn)。在美國(guó)兩名技術(shù)人員成功使用3D打印技術(shù)將一件被打碎的，具有三千年歷史的獅子造型瓷器進(jìn)行成功修復(fù)還原。同時(shí)我國(guó)杭州一技術(shù)公司，也通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了天龍山石窟嚴(yán)重破損石像的成功修復(fù)還原。在考古領(lǐng)域隨著3D打印技術(shù)應(yīng)用的不斷成熟，對(duì)于人類古代文明的還原與保護(hù)都具有重要作用。

（四）食品領(lǐng)域

3D打印技術(shù)還可被用于食品的打印。相較于手工或機(jī)械制作的食品，利用3D打印技術(shù)打印的食品無(wú)論是外觀還是口味，都無(wú)差別。目前已有技術(shù)人員利用3D打印技術(shù)成功制作出了意大利的特產(chǎn)——披薩餅。3D打印技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用，人們可根據(jù)自身的需要，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，定制各種軟質(zhì)材料如面包、漢堡、巧克力等美味食品。3D打印技術(shù)將逐漸改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的飲食方式。

（五）制造領(lǐng)域

在制造業(yè)利用，3D打印技術(shù)有著極其廣泛和巨大的應(yīng)用價(jià)值，利用3D打印技術(shù)傳統(tǒng)制造模式中的切割材料、部件組裝等工序都可省略。這不僅可大幅減低傳統(tǒng)制造業(yè)的人力成本，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，同時(shí)還可有效提升生產(chǎn)效率、精度和質(zhì)量。目前，世界上已有利用3D打印技術(shù)制造出的有皮劃艇、汽車等。近期，康奈爾大學(xué)甚至利用3D打印技術(shù)成功制作出了機(jī)器人。

（六）生活領(lǐng)域

3D打印技術(shù)一旦成熟并普及后，將會(huì)對(duì)人們?nèi)粘Ｉ钤斐删薮鬀_擊。在日常生活中人們可利用3D打印技術(shù)制作出獨(dú)一無(wú)二的專屬生活用品，利用戒指、手機(jī)外殼、項(xiàng)鏈等等。目前，已可利用3D打印技術(shù)制作出電子產(chǎn)品，如英國(guó)技術(shù)人員在近期內(nèi)就利用3D打印技術(shù)成功打印超出一套音樂(lè)擴(kuò)音器。在未來(lái)，3D打印技術(shù)將徹底顛覆人們傳統(tǒng)觀念。

（七）其他領(lǐng)域

除上述領(lǐng)域外，3D打印技術(shù)在建筑、時(shí)尚、教育等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。利用3D打印技術(shù)可打印出環(huán)保又精美的建筑模型。在時(shí)尚界，美國(guó)一工作室利用3D打印技術(shù)打印出了世界上第一雙3D時(shí)尚高跟涼鞋，以及首款3D打印的晚禮服，引起巨大轟動(dòng)和廣泛討論。在教育領(lǐng)域，3D打印技術(shù)可為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供極大的便利，例如可利用3D打印技術(shù)制作化學(xué)3D分子模型，讓學(xué)生更加清晰觀察分子結(jié)構(gòu)。

三、結(jié)語(yǔ)

綜合以上幾項(xiàng)論述，我國(guó)的3D打印技術(shù)及其發(fā)展尚有很大的改進(jìn)空間及進(jìn)步之處，在技術(shù)相對(duì)他國(guó)而言不太成熟，短期之內(nèi)仍處于探索階段以及3D打印技術(shù)普及度不高的情形之下，我國(guó)更應(yīng)注重3D打印技術(shù)的發(fā)展，將其作為一項(xiàng)首要推行的高新技術(shù)發(fā)展，與時(shí)俱進(jìn)，順應(yīng)新興科技發(fā)展的潮流，在國(guó)際上爭(zhēng)取做到技術(shù)、研究方向的領(lǐng)先，走向該領(lǐng)域發(fā)展的前沿位置，并不斷探尋其在各領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用。同時(shí)，將3D打印技術(shù)普及化，讓民眾知道、了解以及真正使用上該項(xiàng)技術(shù)，同時(shí)通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，將材料的成本，以及設(shè)備的整體價(jià)格降低，讓3D打印技術(shù)走向民眾的生活當(dāng)中，成為一項(xiàng)便民的工具。

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