3D打印技術(shù)的實踐與思考

王勇

摘要：3D打印技術(shù)發(fā)展迅速，毫無疑問，它已經(jīng)成為一種能夠預知未來的核心技術(shù)革命之一，3D打印技術(shù)是一種新的、成長迅速的技術(shù)，近期受到了廣泛的關(guān)注。本文主要從3D打印技術(shù)的原理、成長歷史及其依賴的核心理念來描寫，包含其目前的成長近況及其此后在海內(nèi)外的發(fā)展遠景。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù) 發(fā)展前景 原理

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1009-5349（2017）21-0192-01

目前，國內(nèi)外的媒體都密切關(guān)注著3D打印技術(shù)，其作為一種新興的藝術(shù)形態(tài)，正在迅速成長，儼然成為快速成型的標志。其未來將帶動個性化的潮流，對未來的制造行業(yè)帶來極大的影響。未來3D打印技術(shù)將作為朝陽產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)在眾人面前。至今全球多半的公司都推出了個性化的3D打印產(chǎn)品，它將會和其他的生產(chǎn)方式融合，產(chǎn)生一種新型的藝術(shù)形態(tài)，并極有可能推動第三次工業(yè)革命的產(chǎn)生。

一、3D打印技術(shù)的歷史起源

（一）3D打印技術(shù)的由來

3D打印思想最早產(chǎn)生于美國，在20世紀80年代開始發(fā)展。在19世紀末期，海外已經(jīng)對攝影雕塑技術(shù)得心應手，隨之其焦點制造思想也應運而生。

（二）3D打印技術(shù)在國外的發(fā)展狀況

3D打印技術(shù)在發(fā)達地區(qū)已經(jīng)初步被用于商業(yè)。它能夠以低成本、高效率的形式來生產(chǎn)個性化的產(chǎn)品，其復雜度更高、外形更加精致。例如，美國的一家創(chuàng)意消費品公司以征集體驗用戶的設(shè)計理念和方案，進一步加工成實物并通過在線銷售的形式來推廣，每年推出60余種創(chuàng)新產(chǎn)品年入百萬美元。

（三）3D打印技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展狀況

迄今為止，國內(nèi)的3D打印機無法滿足商用的需求，在精準度、速度等方面都達不到標準，仍然還有很大的提升空間。目前一些發(fā)達城市往往使用進口的3D打印設(shè)備來滿足自身的商業(yè)化需求，包含了道具制作、產(chǎn)品設(shè)計、文物復原等多方面。相對而言，港臺的技術(shù)引進要比內(nèi)地更早，應用也更廣泛。但是也有一些區(qū)別，港臺以技術(shù)應用為主，而內(nèi)地以自主開發(fā)為主。

3D打印技術(shù)被應用在多個領(lǐng)域，例如房地產(chǎn)行業(yè)的房屋模型制作、航天航空的飛機模型制作、家具家電、汽車配件等多個產(chǎn)業(yè)。3D打印也被應用在醫(yī)療中，牙齒和骨骼替代品都可以通過3D打印技術(shù)來制作。同時3D打印技術(shù)也被廣泛應用在教育和研究。

二、3D打印技術(shù)的原理

與傳統(tǒng)的打印技術(shù)不同，3D打印技術(shù)采用聚集和遞增的方式來生產(chǎn)產(chǎn)品。這是一種聯(lián)合性的應用技術(shù)，結(jié)合了數(shù)字建模、控制機電、信息技術(shù)等多方面的超前的技術(shù)知識，擁有極高的技術(shù)含量?？蓪?D打印過程分成兩個階段，第一階段是在已經(jīng)形成實物的部分灑特制的膠水，然后均勻地噴灑粉末，當兩者接觸到時能夠快速地粘連在一起，沒有膠水的部分還是松散的狀態(tài)，不停重復這一過程直至實際物體被“打印”成型。

三、3D打印技術(shù)發(fā)展的重要性

（一）3D打印技術(shù)對制造行業(yè)的影響

3D打印放棄了傳統(tǒng)的加工形式，應用逐層堆積的方式進行生產(chǎn)和加工，放棄了以原材料不斷切割、組合生產(chǎn)的模式，采用堆積制造的方法，既節(jié)省了大量的原材料、又節(jié)省了制造的時間，給制造行業(yè)帶來了重大的影響。

（二）制造技術(shù)的飛速提升

3D打印技術(shù)作為新生的創(chuàng)新技術(shù)，結(jié)合了CAD技術(shù)、激光技術(shù)，采用了多個領(lǐng)域的方法和技術(shù)，對創(chuàng)新材料技術(shù)、智能制造技術(shù)的發(fā)展起到了推動的作用。

（三）制造方式的一次“改革”

3D打印作為一種新生的藝術(shù)形態(tài)，對第二次工業(yè)革命的生產(chǎn)模式產(chǎn)生了極大的影響，其以新生的個性化、私人訂制的產(chǎn)品替代了以往的產(chǎn)品，做到了生產(chǎn)模式的基本變更。同時，也將節(jié)省大規(guī)模的人力、物力和產(chǎn)品推廣的時間，只需要客戶在網(wǎng)上選出自己心儀的設(shè)計圖，然后下載打印，再等待數(shù)小時即可獲得自己的3D個性產(chǎn)品。

四、3D打印行業(yè)未來的前景

（一）生產(chǎn)成本

市場上的3D打印機普遍具有價格昂貴的特性，高額的設(shè)備成本使很多人望而卻步，這對其應用的普及造成了一定的影響。目前已經(jīng)有小規(guī)模的公司推出了價格低廉的3D打印機，隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，3D打印機的價格將大幅下降。

（二）原材料

目前化學物質(zhì)是3D打印產(chǎn)品使用的主要材料，致使3D打印的材料選擇受到了限制，并且外形問題和安全問題隨之而生。但隨著先進材料的不斷生產(chǎn)，更多種原材料將被應用于3D打印中。

（三）精準度、速度

當今市場上的打印產(chǎn)品大多不夠精致，外形粗糙，并且打印一款產(chǎn)品所需時間太長，無法滿足大批量生產(chǎn)的需求，同時打印的肌理也不盡如人意，在打印的精確度和效率上存在著很大的問題。如果打印技術(shù)水平不斷提高，再加之以更多的原材料選擇，那么打印的周期也將會大幅縮短。

（四）行業(yè)環(huán)境

目前的3D打印產(chǎn)品很容易被復制和擴散，盜版的產(chǎn)品成倍增加，因此產(chǎn)品的產(chǎn)權(quán)問題就變得格外的重要。

總之，從中長期來看3D打印產(chǎn)業(yè)具有較為廣闊的發(fā)展前景，但仍存在著不可忽視的問題。目前重中之重是技術(shù)的創(chuàng)新和設(shè)備存儲，尤其要重視產(chǎn)權(quán)的保護和建設(shè)，把未來行業(yè)的主體地位當成其發(fā)展的目標。因此，如何使3D打印更加精準、縮短打印周期、快速連續(xù)地打印、多原料打印，都將成為今后研究和工作中的重點。

責任編輯：楊國棟