3D打印技术运用发展趋势
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。文章对 3d 打印的技术体系和国内外产业发展现状、发展态势作了综合介绍，以国际产业调查资料为依据对 3d 打印领域未来的产业发展前景和技术发展趋势作了预见性分析，并对现阶段的 3d 打印产业投资和技术研发提出建议。
关键词 ：3d 打印；快速成型；添加制造；智能制造
3d打印（3d printing）技术作为快速成型领域的一种新兴技术，目前正成为一种迅猛发展的潮流。近一段时间，3d打印技术吸引了国内外新闻媒体和社会公众的热切关注。英国《经济学人》杂志2011年2月刊载封面文章，对3d打印技术的发展作了介绍和展望，文章认为：3d打印技术未来的发展将使大规模的个性化生产成为可能，这将会带来全球制造业经济的重大变革。很多新闻媒体乐观地认为：3d打印产业将成为下一个具有广阔前景的朝阳产业。
一、3d打印技术及产业国际国内发展现状
经过十多年的探索和发展，3d打印技术有了长足的进步，目前已经能够在0.01mm的单层厚度
上实现600dpi的精细分辨率。目前国际上较先进的产品可以实现每小时3d打印未来发展方向25mm厚度的垂直速率，并可实现24位彩的彩打印。目前，在全球3d打印机行业，美国3d systems和strategy’s两家公司的产品占据了绝大多数市场份额。此外，在此领域具有较强技术实力和特的企业/研发团队还有美国的fab@home和shape ways、英国的riprap等。
3d systems公司是全世界最大的快速成型设备开发公司。于2011年11月收购了3d打印技术的最早发明者和最初专利拥有者z corporation公司之后，3d systems奠定了在3d打印领域的龙头地位。strategy’s公司2010年与传统打印行业巨头惠普公司签订了oem合作协议，生产hp品牌的3d打印机。继2011年5月收购solids cape公司之后，strategy’s又于2012年4月与以列著名3d打印系统提供商object宣布合并。当前，国际3d打印机制造业正处于迅速的兼并与整合过程中，行业巨头正在加速崛起。目前在欧美发达国家，3d打印技术已经初步形成了成功的商用模式。如在消费电子业、航空业和汽车制造业等领域，3d打印技术可以以较低的成本、较高的效率生产小批量的定制部件，完成复杂而精细的造型。
二、国内情况
自二十世纪90年代以来，国内多所高校开展了3d打印技术的自主研发。清华大学在现代成型
学理论、分层实体制造、fdm工艺等方面都有一定的科研优势；华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势，并已推出了hrp系列成型机和成型材料；西安交通大学自主研制了三维打印机喷头，并开发了光固化成型系统及相应成型材料，成型精度达到0.2mm；中国科技大学自行研制了八喷头组合喷射装置，有望在微制造、光电器件领域得到应用。但总体而言，国内3d打印技术研发水平与国外相比还有较大差距。
三、3d打印产业的未来发展前景
近年来，国内如深圳维示泰克、南京紫金立德、北京殷华、江苏敦超等企业已实现了3d打印机的整机生产和销售，这些企业共同的特点是由海外归国团队建立，规模较小，产品技术与国外厂商同类产品相比尚处于低端。目前，国产3d打印机在打印精度、打印速度、打印尺寸和软件支持等方面还难以满足商用的需求，技术水平有待进一步提升。在服务领域，我国东部发达城市已普遍有企业应用进口3d打印设备开展了商业化的快速成型服务，其服务范围涉及到模具制作、样品制作、辅助设计、文物复原等多个领域。与内地相比，我国港台地区3d打印技术引入起步较早，应用更为广泛，但港台主要着重于技术应用，而非自主研发。
根据国际快速制造行业权威报告《wholes report 2011》发布的调查结果，全球3d打印产业
产值在1988～2010年间保持着26.2%的年均增长速度。报告预期，3d打印产业未来仍将持续较快地增长，到2016年，包含设备制造和服务在内的产业总产值将达到31亿美元，2020年将达到52亿美元。但3d打印技术要进一步扩展其产业应用空间，目前仍面临着多方面的瓶颈和挑战：一是成本方面，现有3d打印机造价仍普遍较为昂贵，给其进一步普及应用带来了困难。二是打印材料方面，目前3d打印的成型材料多采用化学聚合物，选择的局限性较大，成型品的物理特性较差，而且安全方面也存在一定隐患。随着智能制造的进一步发展成熟，新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域，3d打印技术也将被推向更高的层面。未来，3d打印技术的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。
四、结论
三是精度、速度和效率方面，目前3d打印成品的精度还不尽人意，打印效率还远不适应大规模生产的需求，而且受打印机工作原理的限制，打印精度与速度之间存在严重冲突。四是产业环境方面，3d打印技术的普及将使产品更容易被复制和扩散，制造业面对的盗版风险大增，现有知识产权保护机制难以适应产业未来发展的需求。
参考文献：
[1]gartner inc，上海市科学学研究所.新兴技术的炒作周期曲线 [r].2011.
[2]古丽萍.蓄势待发的 3d 打印机及其发展 [j].数码印刷，2011（10）.
[3]刘厚才，莫健华，刘海涛.三维打印快速成形技术及其应用[j].机械科学与技术，2010（9）.
（作者单位：西南交通大学艺术与传播学院）

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