3D打印現階段的發展優勢

武雪偉

摘要：今年6月，第二屆世界3D打印技術產業大會暨2014世界3D打印技術博覽會將在青島舉行，那些昔日里只能在腦子里幻想的高科技也將轉眼成為現實。3D打印技術的出現，真是賺足了民眾的眼球，這種技術不僅在各大文化創意展覽中頻頻出鏡，在大學生競賽中也是節節開花。

關鍵詞： 3D打印；優勢；問題13D打印及原理

3D打印技術(3DPrinting)有多個稱呼，在學術上被稱為快速成型技術，在制造工藝的技術上又被叫做增材制造。它是一種以3D設計模型文件為基礎，運用不同的打印技術、方式使特定的材料通過逐層堆疊、疊加的方式來制造物體的技術。它涉及激光技術、數控技術、CAD、逆向工程技術、分層制造技術、機械工程、材料科學等不同領域。

3D打印原理是整個制造過程可以作為一個"積分"的過程，就是根據所要建造部件的立體形態，每次制做一個具有一定微小厚度和特定形狀的橫截面，然后再把它們逐層粘結起來，就得到了所需制造的立體的零件。每個截面數據相當于醫學上的一張CT像片。

2常用的3D打印技術

SLA技術：即立體光固化成型法。以特定強度與波長的激光聚焦到光固化材料表面，使其由點到線，由線到面序列凝固，完成一個層面的繪圖作業，然后升降臺在垂直方向移動一個層片的高度，再固化另一個層面。這樣層層疊加構成一個三維實體。SLA是最早實用化的快速成形技術，采用液態光敏樹脂原料。

FDM技術：也即熔絲堆積成型法，這種方法要求使用絲狀材料為原料，在計算機控制下利用電加熱將絲材加熱至略高于熔化溫度(約比熔點高1℃)，噴頭作x-y平面運動，將熔融的材料均勻涂覆在工作臺上，冷卻后形成一層截面，一層成形后，噴頭上移一層高度，進行下一層涂覆，這樣逐層堆積形成三維工件。

SLS技術：這方法的整個工藝裝置由粉末缸和成型缸組成，工作時粉末缸活塞(送粉活塞)上升，由鋪粉輥將粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均勻鋪上一層，計算機根據原型的切片模型控制激光束的二維掃描軌跡，有選擇地燒結固體粉末材料以形成零件的一個層面。粉末完成一層后，工作活塞下降一個層厚，鋪粉系統鋪上新粉。控制激光束再掃描燒結新層。如此循環往復，層層疊加，直到三維零件成型。最后，將未燒結的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。對于金屬粉末激光燒結，在燒結之前，整個工作臺被加熱至一定溫度，可減少成型中的熱變形，并利于層與層之間的結合。

33D打印的優勢

3.1 制造復雜物和產品多樣化相對傳統成本相差不大

對3D打印機而言，制造形狀復雜的物品成本跟簡單的相差不大，制造一個復雜形狀的物品并不會比打印一個簡單的方塊消耗更多的成本、時間或技能。且一臺3D打印機還可以打印許多形狀，成本相差不大，這改變我們計算制造成本的方式。

3.2 交付非常短

3D打印機可以讓企業可以根據客戶需求使用3D打印機制造出特別的或定制的產品，這也能成為新的商業模式。如果人們所需的物品按需就近生產，交付時間就會更大的減少。

3.3 設計空間無限制

3D打印機沒有太多的局限，可以開辟巨大的設計空間，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形狀。

3.4 不需要組裝和太多技能

3D打印能使部件一體化成型，可通過分層制造同時打印一扇門及上面的配套鉸鏈，不需組裝。且3D打印機可從設計文件里獲得各種指示，做復雜的物品，3D打印機所需要的操作技能少。能在遠程環境或極端情況下為人們提供新的生產方式。

3.5 減少廢棄物

傳統的金屬制造技術加工金屬時90%的金屬原材料會被丟棄在工廠車間里。相比，3D打印機制造金屬時產生副產品較少制造金屬時浪費量也減少。隨著打印材料的進步，“凈成形”制造可能成為更環保的加工方式。

3.6 材料無限組合

現今的制造機器不能輕易地將多種原材料融合在一起，隨著多材料3D打印技術的發展，這些將成為可能。以前無法混合的原料混合后將形成新的材料，這些材料色調種類繁多，具有獨特的屬性或功能。

3.7 精確的實體復制

人們可以將數字音樂文件無休止地復制，音頻質量不會下降。將來，3D打印將擴展到實體世界。3D打印和掃描技術將共同提高數字和實體世界之間形態轉換的分辨率，我們可以掃描、編輯和復制實體對象，創建精確的副本或優化原件。

4展望未來

3D打印技術的應用范疇正在逐步擴大，并且這一趨勢勢必延續到未來。3D打印技術可以用來制造不特別復雜的元件，生產頂尖的成品。在制造領域，未來我們很可能看到原型制造迅速發展、最終取代某些機床加工生產的時代來臨。3D打印機未來最有希望應用的領域還有包括耐用消費品、醫療、電氣和電子產品、航空和其他工程元件。隨著材料進步及成本降低以及先進技術的發明及運用，我們今天很難想象的一些應用也很有可能成為現實。

[參考文獻]

[1]http://www.3dp.cn/.

[2]http://www.3dpmall.cn/news/20130306/933_1.html.

[3]http://tech.newmaker.com/art_50359.html.