馮 帆

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江蘇 南京 210031）

一、3D打印概述

1 什么是3D打印

3D打印是對(duì)這種打印方式通俗的叫法，3D打印最先在美國(guó)興起，在80年代的時(shí)候美國(guó)就產(chǎn)生了一種新型的打印技術(shù)稱為3D打印。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，3D打印就是斷層激光掃描燒結(jié)的逆過(guò)程，其運(yùn)作方式是通過(guò)對(duì)被打印體進(jìn)行切片掃描，將目標(biāo)體分解成無(wú)數(shù)層轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息，在打印過(guò)程中在將切片層層疊加，從而完整的復(fù)制目標(biāo)體。相比較與傳統(tǒng)的制造工藝，3D打印是一種增加材料制造的過(guò)程，而傳統(tǒng)的制造工藝為減材料的過(guò)程。愛(ài)因斯坦的激光原理是3D打印技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

2 3D打印的發(fā)展歷程

3D打印雖然在近幾年才流行起來(lái)，但其發(fā)展歷程卻可以追溯到19世紀(jì)末的美國(guó)。中國(guó)有關(guān)組織和學(xué)者稱其為19世紀(jì)的思想，20世紀(jì)的技術(shù)，這個(gè)世紀(jì)的市場(chǎng)，由此可見(jiàn)其悠久的發(fā)展歷程。1986年，美國(guó)科學(xué)家查爾斯·胡爾麗發(fā)明了世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)，3D打印第一次正式進(jìn)入實(shí)踐當(dāng)中，隨后，胡爾利用這種技術(shù)成立了世界上第一家3D打印設(shè)備公司。隨后，3D打印技術(shù)就進(jìn)入了高速發(fā)展的階段，并在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，美國(guó)甚至將3D打印和人工智能、機(jī)器人列為振興美國(guó)制造業(yè)的三大支柱，可見(jiàn)3D打印的巨大潛力。隨后，3D打印在醫(yī)療與食品等領(lǐng)域也取得了進(jìn)步。

二、3D打印現(xiàn)狀

1 3D打印的優(yōu)勢(shì)

3D打印技術(shù)的快速發(fā)展也推動(dòng)了各行各業(yè)的發(fā)展，不僅僅是模型制造業(yè)，在醫(yī)療領(lǐng)域，個(gè)性化領(lǐng)域等都有3D打印的身影。相對(duì)于傳統(tǒng)的模型制造，3D打印有以下方面的優(yōu)勢(shì)。

①制作精度高。3D打印技術(shù)經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，在制作精度方面有了長(zhǎng)足的發(fā)展，在市場(chǎng)上主流的3D打印技術(shù)中，打印精度可以控制在0.3mm以下，這種精度完全可以滿足大多數(shù)產(chǎn)品的要求。相較于減材料的傳統(tǒng)模型制造，3D打印在精度方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

②制作周期短。在傳統(tǒng)的模型制造業(yè)中，完成一件作品需要經(jīng)過(guò)模具的設(shè)計(jì)、制作、制造模型、修正等幾個(gè)必要步驟，繁瑣的過(guò)程必然會(huì)導(dǎo)致制作周期的延長(zhǎng)，影響模型制作的速度。3D打印在制作模型時(shí)省去了模具的制作時(shí)間，大大的減少模型的制作周期。其次，由于3D打印的高精確度，在模型成型后也省去了修整的時(shí)間。

③高度的自由性。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)谧非蟾咝实耐瑫r(shí)，對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化程度也有了較高的要求。傳統(tǒng)的制造技術(shù)由于使用模具進(jìn)行生產(chǎn)，使得產(chǎn)品在外觀等方面較單一，無(wú)法提高藝術(shù)性，無(wú)法滿足人們?nèi)遮叾鄻踊男枨蟆?D打印由于擺脫了模具的限制，因此可以根據(jù)個(gè)人的需求進(jìn)行自由設(shè)計(jì)，完全可以滿足不同需求群體的不同需求。另外，3D打印在制作成本、制作材料等方面也都有傳統(tǒng)模型制造業(yè)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

2 應(yīng)用領(lǐng)域

3D打印由于其靈活性與功能的多樣性，在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

①醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。2010年，美國(guó)成功利用3D打印技術(shù)打印了活體器官，為3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用打開(kāi)了一扇嶄新的門。利用3D打印的人體器官等不會(huì)與患者本身產(chǎn)生排斥反應(yīng)，可以與患者完美融合，3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展為廣大患者帶來(lái)了福音。在我國(guó)，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院成功的利用3D打印技術(shù)為一位患有骨盆腫瘤的患者打印了一幅完整的骨盆模型并成功的進(jìn)行了移植，目前，該患者已經(jīng)可以自由行走。3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。

②工業(yè)制造業(yè)。3D打印技術(shù)的日趨成熟也促進(jìn)了工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展。在當(dāng)今社會(huì)，人們已經(jīng)不再滿足于基本的生活需求，而是開(kāi)始追求高質(zhì)量的生活享受。3D打印技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用為工廠進(jìn)行小批量生產(chǎn)提供了可能性，也為人們訂購(gòu)滿足于自身需求產(chǎn)品提供了可能性。另外，3D打印技術(shù)在制造業(yè)上的廣泛應(yīng)用也大大的降低了工廠的生產(chǎn)周期和成本，提高了生產(chǎn)效率，在減少手工工人數(shù)量的同時(shí)又保證了生產(chǎn)的精確度和高效率。隨著3D打印材料性能的提高、打印工藝的日漸完善，3D打印在制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛與普遍。

③航空航天領(lǐng)域。3D打印在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。日前，美國(guó)的一個(gè)研究小組在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的3D打印技術(shù)領(lǐng)域取得了階段性的進(jìn)展，有關(guān)學(xué)者和專家預(yù)測(cè)，3D打印將會(huì)顛覆火箭的設(shè)計(jì)與制造，具有廣闊的發(fā)展前景。

三、3D打印的發(fā)展前景

在未來(lái)，3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒋蟠笸貙?，不僅僅是取代某一個(gè)制造業(yè)，而是將要取代整個(gè)制造業(yè)。3D打印要想獲得長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，提高應(yīng)用性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化將是必須經(jīng)歷的階段，只有形成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈條，才能一步步獲得更快、更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。未來(lái)的制造業(yè)將會(huì)有很大的變化，3D打印技術(shù)雖然有很多的優(yōu)勢(shì)，但卻不一定會(huì)取代傳統(tǒng)的制造業(yè)，但可以確定的是3D打印將會(huì)和制造業(yè)緊緊的聯(lián)系在一起，密不可分，成為制造業(yè)的必要補(bǔ)充。3D打印在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、提高制造業(yè)制作水平方面也將會(huì)發(fā)揮重要的作用。

結(jié)語(yǔ)

3D打印雖然有廣闊的發(fā)展前景，但目前卻僅僅處于起步階段，但其發(fā)展速度卻十分迅速，在未來(lái)幾年內(nèi)形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈也是完全有可能的。相對(duì)來(lái)說(shuō)，我國(guó)的3D打印起步較晚，在實(shí)際應(yīng)用方面與國(guó)外的企業(yè)相比還有較大的差距。國(guó)外在3D打印方面起步較早，積累了多年的經(jīng)驗(yàn)，因此，國(guó)內(nèi)的3D打印公司在追求發(fā)展的過(guò)程中可以借鑒國(guó)外企業(yè)的發(fā)展思路，吸收國(guó)外公司的成功經(jīng)驗(yàn)，找到技術(shù)發(fā)展的契合點(diǎn)，了解市場(chǎng)的需求情況，才能真正的將3D打印技術(shù)做大做強(qiáng)。

[1]王燦才.3D打印的發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].絲網(wǎng)印刷，2012（09）：37-41.

[2]王雪瑩.3D 打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012（26）：3-5.

[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，2013（01）：90-93.