3D打印技术的应用及发展前景

[摘 要]3D打印技术是一种新兴的快速成型技术，近一段时间以来受到了社会的广泛关注。3D打印被誉为“第三次工业革命”的核心技术，3D打印技术的问世，是一项具有工业革命意义的高新制造技术，同时也是代表了世界制造业最新发展趋势，本文对3D打印的产业发展前景和发展趋势做了预见性分析，通过分析3D打印即使的应用以及所存在的问题，研究我国3D打印的发展前景，为我国的3D打印产业的长远发展出谋划策。

[关键词]3D打印技术；应用；发展前景

中图分类号：TP334.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0139-01

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打印技术概况

3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造（AM，Additive Manufacturing）。3D 打印（3Dprinting）是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是：应用计算机软件设计出立体的加工样式，然后通过特定的成型设备（俗称“3D 打印机”），用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。

作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。

二、3D打印技术的应用

3D打印技术可以打印假肢、汽车、飞机的今天，它还在创造无限的可能。首先3D打印技术可以加工传统方法难以制造的零件。过去传统的制造方法就是一个毛坯，把不需要的地方切除掉，是多维加工的，或者采用模具，把金属和塑料融化灌进去得到这样的零件，这样对复杂的零部件来说加工起来非常困难。立体打印技术对于复杂零部件而言具有极大的优势，立体打印技术可以打印非常复杂的东西。其次实现了首件的净型成形，这样后期辅助加工量大大减小，避免了委外加工的数据泄密和时间跨度，尤其适合一些高保密性的行业，如军工、核电领域。再次由于制造准备和数据转换的时间大幅减少，使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低，特别适合新产品的开发和单件小批量零件的出产。

这些速度快、高易用性等优势使得3D打印成为一种潮流，并且在很多领域得到了应用。如今3D打印机已经在建筑设计、医疗辅助、工业模型、复杂结构、零配件、动漫模型等领域都已经有了一定程度的应用。尤其在飞机、核电和火电等使用重型机械、高端精密机械的行业，3D打印技术“打印”的产品是自然无缝连接的，结构之间的稳固性和连接强度要远远高于传统方法。

事实上，3D打印技术要成为主流的生产制造技术还尚需时日。如果是做钻头这种高硬度的产品，3D打印明显力不从心。这个不是改进技术就能够解决的，因为快速成型技术本身存在本质性缺陷和局限性。

三、3D打印技术的发展前景

3D打印业务在国外的发展势头十分迅猛。前瞻产业研究院的《2014-2018年中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告》显示，2009年全球3D打印市场规模为10.69亿美元，此后三年保持在20%以上的速度增长，至2012年市场规模达到22.04亿美元。2013年全球3D产业的发展更是突飞猛进，增速达到81.49%，市场规模达40亿美元。其中，美国、日本、德国占据了3D打印市场的主导，尤其是美国占据了全球近40%的比重。

国内3D打印技术起步晚。但是自3D概念一出，立即受到了热捧，3D打印技术近年来在国内日趋升温。据前瞻产业研究院统计，2012年中国3D打印市场规模约为10亿元，2013年翻了一番达到20亿元。但是与美国、德国等发达国家相比，中国的3D打印产业仍处于起步阶段，国内3D打印应用仍主要停留在科研阶段，并未实现在工业及个人消费领域大规模推广。

对于正处于培育推广阶段的中国3D产业而言，政府的重视与政策扶持显得尤为重要。目前国内已有多省市成立了地方3D打印产业联盟，并在相关政策中提及要重点发展3D产业。教育部也正在制订方案，让3D打印机走进学校。

但是3D打印产业一直以来都缺乏全国性的产业宏观规划和引导，没有一个方向性的指引。此次《国家增材制造发展推进计划（2014-2020年）》的出台与落实，进一步明确了产业的发展方向，并在政策上给予更多的支持，将成为推动3D打印产业发展重要力量，进一步引爆中国的3D打印市场。

按照中国3D打印技术产业联盟的预测，2014年中国的3D打印产值有望达到40亿元到50亿元的规模，至2016年时将扩大到100亿元人民币，达到2012年（10亿元人民币）的10倍，从而使中国超越美国成为全球最大的3D打印市场。

四、 结束语

3D打印技术如今被各国所认可，并不断有业内人士、学者评论“3D打印技术作为一项前沿性、先导性非常强的新兴技术，对传统制造业的工艺改造和新材料的广泛应用具有颠覆性的意义和作用。”面对新的生产方式的变革和发达国家再工业化战略，我国应该高度重视3D打印这一新技术可能带来的制造业革命，深入分析全球3D打印技术的市场发展趋势，研究建立3D打印的基础理论和技术体系，加大人才培养、市场培育和应用推广力度，制定符合中国国情的3D打印产业中长期发展战略规划。同时，加快3D打印的试点示范，选择诸如高端汽车零部件、医疗器械等重点行业领域进行推广应用，积极探索和积累3D打印的市场运营和行业管理经验，积极有效地应对3D打印技术并使之为实现中国梦和中华民族的伟大复兴而服务。

参考文献

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