3D打印技術及其應用發展分析

摘 要：3D打印技術在近幾年得到了巨大發展，備受社會各界的關注。雖然目前該技術還未能得到全面的普及推廣，但其發展前景無可限量。文章對3D打印技術的現狀進行探討，分析目前3D打印技術發展所存在的問題。并對我國3D打印技術產業的技術發展提出一些建議。

關鍵詞：3D打印技術；應用；發展分析

1 3D打印技術簡介

3D打印技術是一種快速成型技術，它以數字模型文件作為基礎，運用可粘合材料，通過逐層打印的方式構造物體[1]。當前3D打印技術主要應用于藝術創作、珠寶制作等領域。然而隨著技術的發展，生物工程、醫學、建筑等領域也越來越多的使用3D打印技術，為科技創新添加了新的活力。

與傳統的工業制造業相比，3D打印技術有著無可替代的優勢，這使得在當前高科技產業日新月異的今天，3D打印技術能在信息化社會中占有一席之地。3D打印技術有著以下特點：（1）生產效率極高。3D打印技術通過材料的層層推擠與疊加，在電腦數據的操控下堆砌成需要生產的物品，這與傳統工業對原材料的剪裁制造完全不同。不僅省去了繁重的修整零部件工序，該大大增加了原材料的利用率，大幅降低生產成本，提高生產效率；（2）復雜零件可一次成型。傳統工業在生產的過程中，需要經過模具設計、生產、修整等階段，并在制作過程中對原材料進行鍛造、打磨等加工，最終制作成復雜的產品。其生產周期長，生產工序繁瑣，人力資源消耗大。而3D打印技術縮短了所有中間過程，它的模具通過電腦制作，產品根據電腦生成的設計圖紙直接一次性打印完成，能夠更加便捷、準確的制作出復雜產品，極大縮短了生產和設計周期。（3）可以滿足不同消費者需要。傳統工業注重批量化生產，3D打印技術則更能激發人的想象力，滿足產品設計者和消費者的個性化需求。3D打印技術生產的產品不再千篇一律，而是獨一無二。這將開創傳統工業從批量制造到批量定制的華麗轉變。

2 3D打印技術的發展現狀

盡管3D打印技術將對傳統制造業產生翻天覆地的影響，但我們還是應當注意，目前3D打印技術的發展仍受到許多因素的制約。具體問題有：（1）3D打印技術對打印材料的要求較高。3D打印技術特殊的產品制造手段，成為了其發展的雙刃劍[2]。一方面高效的生產方式促進了效率的提高，另一方面則對生產材料有著很高的要求。3D打印所使用的材料不僅要能夠被“打印”，而且“打印”出的產品必須滿足技術要求。因此在現階段，3D打印技術可供選擇的材料較少，這成為了制約3D打印技術發展的主要原因。以目前的材料科學發展情況，可成為3D打印技術的材料主要為工程塑料、部分金屬材料等，然而這些材料都是專門為3D打印技術所研發，與傳統工業的生產材料還有著較大差距。（2）3D打印技術受支撐技術限制。3D打印缺乏支撐性技術，是制約自身進一步發展的另一個重要原因。舉例來說，包括打印產品速度過慢，打印出的產品精度不高等。這都從側面反映出當前3D打印技術的發展仍處于較低的水平。（3）3D打印技術缺乏嚴格的技術規范。由于3D打印技術才剛剛起步，行業內部缺乏明確的、可執行的、有效地條款，造成了目前3D打印技術在打印材料的選擇上缺乏統一規范，這也阻礙了3D打印技術的進一步發展。（4）3D打印技術在短時間內仍難以取代傳統制造業。雖然相較于傳統制造業，3D打印技術有著無可比擬的優勢，然而在大規模批量制造及成本控制方面，目前3D打印技術由于各方面的限制，難以匹敵傳統制造業；（5）國內3D打印材料不足。我國目前3D打印技術還遠未形成完善的產業鏈，因此僅有少數企業能提供高質量的3D打印材料，難以滿足當前國內3D打印技術發展的需要。大量的原料需要依靠進口，導致我國3D打印技術在推廣和應用領域受到諸多限制。

3 促進我國3D打印技術發展的對策

與歐美等發達國家相比，我國的3D打印技術仍有著一定的差距，而要在全球的科技發展浪潮中縮短與國外的差距，這絕非易事。除了政府要在政策面鼓勵3D打印技術的發展之外，還要做到各行業的通力協作。

3.1 加強政府對3D打印技術發展的支持力度

政府是高新技術發展的統籌與規劃者。3D打印技術有著廣闊的市場前景，因此政府應當從政策完善、資金支持、人才培養、法律保護等多個方面[3]。主要包括：強化宏觀調控，制定3D打印行業規范；加大財政撥款，為3D打印企業提供稅收等財政優惠；鼓勵高校設立3D打印技術專業，培養3D打印技術方面的人才；完善相關法律法規，保護3D打印技術的只是產權；強化社會監督，重視對3D打印技術可能引發的社會問題，嚴格控制3D打印材料的購買渠道。通過以上政策面的手段，加大對3D打印技術發展的投入，促進我國3D打印技術發展邁上新臺階。

3.2 增強創新能力

創新是企業乃至國家不斷向前發展的動力源泉。只有強大的創新能力，才能保證企業、社會在日益激烈的競爭漩渦中生存下來。首先，要促進3D打印技術的理論創新。及時掌握全球3D打印技術的發展動向，加強3D打印技術同電子、醫學、物理等學科的交流，為拓展3D打印的材料制造帶來新的活力。其次，建立3D打印技術信息交流平臺，以高校、科研所、企業研究成果作為基礎，加強高新科研機構之間的交流，實現完美的科學研究機制。

3.3 完善3D打印技術產業鏈

促進我國3D打印產業技術聯盟的形成，定期開展3D打印技術產業相關研討會，鼓勵高校、科研單位、相關企業的參與，早日實現3D打印產業鏈上下流資源的整合。各方針對3D打印技術材料研究，加大資金、人力的投入，鼓勵企業將非金屬材料應用于3D打印技術之中。同時，各高校與研究機構充分發揮自身技術資源優勢，通過與企業資金資源全面整合，形成3D打印產業的產品設計，軟件開發，材料創新、產品宣傳等完整的產業鏈。

3.4 普及3D打印產品的應用

通過開展3D打印產品博覽會作品等方式，將3D打印技術推廣到中小學校，對少年兒童開展3D打印的教育宣傳，普及3D打印技術的知識，激發他們對3D打印技術的興趣。選取生物醫療、工業設計等領域，有目的、有計劃地將3D打印技術進行推廣應用，積極促進3D打印技術理論與應用的同步發展[4]。

3.5 加強國際間3D打印技術的交流

根據我國對3D打印市場的實際需要，通過高校、研究所等平臺，積極開展通歐美發達國家的3D打印技術的國際交流，形成高校與高校之間、研究機構與研究機構之間的合作關系，互相吸取發展經驗，深化合作，共同促進3D打印技術的進一步發展。

4 結束語

隨著各個學科研究的不斷深入，3D打印技術的發展勢必將進入新的層面。作為最具創新力的技術之一，3D打印技術正在以自身獨特的優勢，受到全世界的關注。3D打印技術當前還處于較低水平，其內在的經濟、社會等方面的價值亟待人們進一步挖掘。文章對我國3D打印技術的未來發展趨勢提出了一些建議，希望能對未來3D打印技術的推廣和應用做出貢獻。

參考文獻

[1]張曼.3D打印技術及其應用發展研究[J].電子世界，2013，13：7-8.

[2]江洪，康學萍.3D打印技術的發展分析[J].新材料產業，2013，10：30-35.

[3]王博.淺談3D打印技術的發展與應用[J].機電技術，2014，5：158-160.

[4]孫建明，童澤平，殷志平.3D打印技術的市場應用及發展前景分析[J].現代商貿工業，2014，18：81-82.

作者簡介：趙家立（1986-），男，吉林省吉林市人，工作單位：吉林市創擇科技有限公司，職務：項目主管，研究方向：3D打印技術。