3D打印技术市场分析与应用研究

摘 要：随着3D打印技术的不断发展，其技术的成熟程度也趋于完善，用于3D打印的成型材料多种多样，并不断有新研制的成型材料加入3D打印行列，使其可在多种领域中得到应用，其商业价值也备受探讨。3D打印体验馆随处可见甚至3D打印机步入普通家庭也指日可待。

关键词：3D打印；技术原理；现存问题；发展展望

每一个新技术的出现，都在一定程度上给社会生产带来新的变革，推动社会进步。3D打印技术作为一项在上世纪被提出的概念在当今得到了实现和发展，3D打印技术缩短了产品成型的时间，提高了结构复杂的产品批量制造的可能性。随着可以被用于3D打印的材料愈加广泛，从粉末、塑料、金属甚至是食品原料，3D打印机可涉足的领域逐渐被拓宽，其蓬勃发展势必带来生产力的变革，推动传统制造业的变革，一场新的科技技术革命正在进行。

一、3D打印技术的发展现状与市场分析

早在上世纪80年代就有了3D打印这项技术了，受限于当时的科技水平，那时的3D打印机体积庞大而且价格昂贵，其仅在特殊领域或实验室中得到了一定的应用，经过近年来不断的发展，技术逐渐走向成熟，3D打印机器也渐渐小型化桌面化，更多款式适合家庭、个人使用的小型3D打印机被投放到市场，售价在几千元到几万元不等，其制作模型的精确度及对色彩和制品机械强度等参数的要求也都相对较低。其使用对象多是小型企业或是学校教学。

目前3D打印技术在商用上还是非常的有限，其应用最多的是产品的快速开发流程中制作样片、样机，或者小批量产品。相比传统的制造需要模具、装备，3D打印则不需要，所以其制作的成本更低，但质量还不够好，可靠性、实用性等方面还有很多的缺陷，目前还满足不了我们传统工艺对材料结构、机械性能、疲劳寿命以及使用寿命的要求。

二、3D打印技术的成型原理与特点

3D打印技术是以一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属、类石膏粉或热熔融塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠的方式来构造物体的技术。由于3D打印制造的原理是将复杂的三维模型转化为一系列二维切片的叠加，因而可以在不使用腔体模具或其他工具的条件下制成相对复杂的零部件，简化了产品开发的步骤并且缩短了制造所需的时间。现在虽然有一些产品能通过3D打印机直接打印出来，但其分辨率和精密度参数都较低，要打印出精密产品还需要很长的路要走。另外3D打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。（表1市场常见的成型工艺原理与特点）

三、3D打印与平面打印相对比

与其说3D打印机是一个新生的事物不如说3D打印机实际是平面打印机的延伸，无论是3D打印机还是传统打印机，都称之为打印机，3D打印机的工作原理和传统打印机基本一样，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的，工作原理基本相同。它们之间最大的差别就在于耗材有所不同，普通打印机的耗材是由传统的墨水和纸张组成的，而3D打印机主要是由胶水和塑料或金属等物质的粉末组成，都是经过特殊处理过的材料，它们对固化反应速度和模型强度以及分辨率都有着很大的关系。

如今平面印刷打印工作室在市场上有着相当高的饱和度，打字印刷，平面广告制作的工作室林立街头，如此多的工作室的建立也映射了其相对高的市场需求。此类工作室可以提供的服务项目也与日俱增，其技术的成熟程度也非常的高，3D打印作为一个新的面向市场的事物，其制作精确度，能够使用的成型材料以及设备成本等切实的问题都受制于当前的技术水平，其面向消费者商业使用最为直接的问题就是成型材料和成型精确度的问题。

四、3D打印技术在生产生活中的广泛应用

随着3D打印技术的提高，造型精确度的提升，可应用于3D打印制造的材料愈加宽泛。使用者对3D打印技术及应用的不断认知，使用3D技术的用户以及3D打印技术所应用的领域会随之扩大，更多的可以用于3D打印的模型文件会在互联网上或共享，应用软件领域，越来越多免费的开源软件被开发，三维建模将会更加简（下转第10页）（上接第6页）单化、智能化，更多的普通使用者能够掌握这项技术，从而降低了3D打印的设计成本。3D打印会成为一种小批量生产和私人定制作品的最佳途径之一。比如用户实际生活中需要一个塑料零件，3D打印机可以让我们免去跑市场或超市的麻烦，或是担心买不到合适的样式的烦恼，现在只要有一台3D打印机，并配合ABS塑料等打印材料，便可自己构建模型或通过互联网下载合适的模型文件输入打印机，很快一个所需的塑料零件便可出现在面前。利用3D打印机，工程师可以检验正在开发中的新产品，把手中的三维数字模型用3D打印机制造成实体模型，可以方便的对设计进行检验并及时发现问题，相比传统的方法可以节约大量的时间和成本。3D打印机也可以应用于产品的小批量生产，这样就可以将产品的样品快速的提供给客户，或进行市场宣传，不用等待制作模具，对于某些小批量定制的产品甚至连制作模具的成本都可以省去。

五、3D打印技术的发展展望

3D打印机是脱离了以纸制媒介为最终体现方式的打印机发展。“3D打印”说是打印，实际就是一种“制造”技术。世界首个公布3D打印机开源数据信息的科学家英国工程学家阿德里安・鲍耶表示：“未来你想要什么，只需下载图纸，按一下‘打印’键，剩下的所有事，请统统交给打印机。”他甚至认为：“3D打印机将来不是要取代某一个制造业，而是要取代几乎所有的制造业。”

在将来的几年，随着技术的不断进步及市场需求的扩大，3D打印技术将呈现新的发展趋势，随着开拓并行、多材料制造工艺方法的采用，打印速度和效率有望获得更大提升；随着先进材料的不断发展，智能材料、纳米材料、新型聚合材料、合成生物材料等将成为3D打印材料，3D打印材料将更加的多样化；一些较小规模的3D打印机制造商已经开始推出一万元以下的3D打印机并通过互联网购物商场公开售卖。随着技术进步及推广应用，3D打印机的价格有望大幅下降；3D打印机诞生后，早期主要用于航空航天、机械、医疗、建筑等行业的模型制作。随着其进一步走向成熟，3D打印机已开始用来制造汽车、飞机等高科技含量零部件、皮肤、骨骼等活体组织。在不久的将来，从鞋、眼镜到厨房用具、汽车等各种产品都可以用3D打印机生产出来。相信在不久的将来，3D打印的产品将会遍布人们的生活之中。

参考文献：

[1]向波.造物不再神秘――3D打印机是怎么工作的[J/OL].电脑报，2012.8.

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[5] 徐文滔.浅析3D打印技术的发展前景和对策[R].2012.12.