3D打印技術及發展趨勢

摘 要：當前在信息化數字技術的深入影響下，制造業所面臨的最具發展潛力的一大技術革新就是3D打印技術。其發展應用領域非常廣泛，具有廣闊的發展應用前景。作者結合自身搜集的相關資料，立足于自身所處的社會生活環境角度，通過文章著重圍繞著介紹3D打印技術的定義，以及其包括的主要技術工藝，分析討論其具有的技術應用空間，并結合其應用領域發展來談3D技術的發展趨勢。

關鍵詞：3D打印技術；發展趨勢；應用

我國是全球領先的制造業生產大國，在傳統的制造業生產領域據有全球最大的生產單量。發展3D打印技術，將為我國制造行業帶來產業技術革新的相關發展動力，推進我國技術產業的產業革新和催生內在發展動力，因而3D打印技術在我國產業發展中將有著非常良好的發展空間。

1 3D打印技術概述

1.1 3D打印技術

當前我們所說的3D打印技術，在相關的學術領域被稱作“添加制造”，一定范圍中也被稱為增量制造，當前學術界對3D打印技術的定義中，較為廣泛的被認同的一種定義是，基于三位數據模型利用一定技術途徑實現材料的逐層制造。其原理上是基于三維物理實體模型而進行的數據還原，并且是通過材料組合技術實現構件的塑形再造。

1.2 3D打印技術的應用優勢

3D打印技術相較于傳統的制造技術來說，具備明顯的數據模型制造的優勢，其突出表現為在制造工藝上集中表現出的數字制造特點、在制造流程上突出表現出的分層制造特點、以及集中表現在制造環節上利用堆積方式體現出的堆積制造特點。另外，3D打印技術還由于其在數據處理方式上實現3D數據建模來形成快速直接制造，這一特點使得3D打印技術突破了制造環節上模具的環節束縛，實現了一次成型的直接制造。

1.3 3D打印技術的制造流程

簡單地說，當前實現的3D打印技術無論是采取哪一種具體實踐的方法，都是基于數字化三維技術建模來實現的。在制造流程上，一般是基于三維設計、切片處理、實現打印制造的總體流程來完成制造的。在這個制造流程上，首先是實現在計算機環境下通過建模軟件實現構件的相關建模，將三維模型轉換成數據切片，指導逐層打印。而后是采取數字化分析，將截面信息轉換成制造模塊的相關指令。在完成打印制造的過程中，是配合相關的材料技術實現將構件分層打印制造出來。因此，從其制造流程上來看，3D打印技術都是數據建模、材料科、數字制圖等技術的綜合應用配合完成的。

2 3D打印技術的相關技術應用和發展趨勢

2.1 具有全球商業化發展的特點

在當前，不僅是產業技術領銜的美國，更是在全球范圍內，已經有較多的國家積極參與到3D打印技術的商業開發和技術應用上來，其發展上也具有全球性商業化的發展特點。首先是在3D打印技術的市場增長率上，我們可以明顯看到相關產業上集中體現出的產業技術市場增長情況，其市場規模正在不斷擴大。在其應用領域上，正在不斷拓展，現已廣泛應用在航空航天技術、軍事技術、汽車制造和建筑制造領域，另外并伴隨著相關技術創新，在科研用途、醫療用途和工業機械化方面正在積極推進相關技術應用。特別是在全球商業化發展的過程中，形成歐美和亞洲兩大集中的發展市場[1]。

2.2 在當前制造行業中具有廣泛的應用領域

從當前所了解的相關資料來看，目前3D打印技術主要集中應用在相關的工業設計、機械制造、醫學科學研究等領域，其中較為突出的幾項成熟應用途徑首先是工業設計方面上能夠利用3D打印技術實現模型模具制造和樣板制造，形成快捷便利的實物參考。其次是再制造工藝和制造流程以及裝配檢驗環節，3D打印技術能夠直接通過構建制造為相關的分析檢驗提供現實的分析條件。再者是，3D打印技術能夠在功能樣件制造上，或者是工業機械性能測試上實現特殊構建制造，形成有針對性的精準測試[2]。最后是在科學探究以及醫療應用上，能夠實現關鍵性的結構復制和實體模擬。可以說，在當前相關的制造行業的研究中，3D打印技術能夠成為產業制造的試金石，形成量產環節前的集中精準的測試分析和科學對比。

2.3 3D打印技術的發展趨勢

3D打印技術的實現，能夠為工業化生產提出一個發展新思路，不必束縛于生產成本和模具制造的相關環節，將生產活動從量產車間分流出來，形成一個集中精準制造、實體分析、結構還原、應用性探究為綜合目的的實驗性生產或者定制生產。這一思路也其發展趨勢也必將是走出實驗室，走進生產車間，走進日常的家居生活，或者占領文化娛樂領域，成為數據信息化領域下的現代生活中應用最為廣泛的現實技術。其在發展上，正在嘗試結合實體性教學形成教學應用；結合文化藝術創作形成在影視拍攝、動漫制作評估上的相關應用；也嘗試結合相關生產性服務型領域，結合用戶配件定制的相關思路展開發展[3]。在其發展前瞻上，對于其發展趨勢可以簡單總結為以下三個具體方面的發展中心：

（1）圍繞發展開源性三維數字建模技術

形成數據共享、信息資源共享，更多的為3D打印技術所需的數字建模發展相應的便捷應用，使得一般人群都能接受和采用相關的技術應用。

（2）圍繞發展應用領域上的材料技術

結合材料技術，將醫學醫療、首飾手工藝、建筑設計等不需要量產車間思路的定制化生產擺上現實的發展議程上。并且在一定環節上，能夠對接到相關的小批量生產和相關的設計、試驗、分析環節，實現工業設計、藝術文化領域的實體性操作。

（3）圍繞發展應用領域上的終端開發

3D打印技術實質上是一項制造技術，可以充分同相關應用領域上的工業設計思路結合起來，形成相關的終端開發，例如結合數字通信，形成遠程傳輸復制的相關技術應用；或者結合數字建模形成零配件售后維修體系中的零配件重配重制的相關技術應用。總之，今后3D打印技術應當是在終端開發上，結合相應的應用需求設計相關的技術應用終端。

綜上所述，3D打印技術將深刻改變傳統行業的相關產業模式，帶來相應的技術創新和智能化產業發展的新生動力。當前我國制造業也只有積極進行產業技術升級，重點研究3D打印技術的相關產業化技術應用，才能扎實推進“中國制造”走向“中國創造”，形成引領制造行業創新發展的良好發展局面。

參考文獻

[1]王文濤，劉燕華.3D打印制造技術發展趨勢及對我國結構轉型的影響[J].科技管理研究，2014，06：22-25+30.

[2]王雪瑩.3D打印技術與產業的發展及前景分析[J].中國高新技術企業，2012，26：3-5.

[3]張楠，李飛.3D打印技術的發展與應用對未來產品設計的影響[J].機械設計，2013，07：97-99.