3D打印技術與產業的發展及前景分析

夏庭君

摘 要：3D打印技術是一種全新的迅速成型的技術，近年來獲得了社會的大范圍關注，并且在諸多領域得到了應用，由此，3D打印技術的地位有所提升。文章針對3D技術的產業發展、現狀及未來發展的態勢，實施綜合性的分析，在確定3D打印產業資金投入和技術探究的背景之下，對3D打印技術的發展提出針對性的建議，促使其能夠得到更大的發展空間。

關鍵詞：3D打印技術；產業發展；前景；分析

中圖分類號： TP751 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）32-95-2

0 引言

目前3D打印技術正在迅速的發展，并且在諸多領域獲得了一定的發展空間，其技術的應用與發展，不但受到我國社會的熱烈議論，也得到了世界其他國家的高度重視。根據相關資料顯示，3D打印技術的發展范圍會伴隨社會的發展，邁向更大的發展空間，與此同時，3D打印技術也會在未來發展中，呈現個性化的發展，其不但能夠促進全世界范圍內制造產業的經濟發展，也會對整體人類社會產生一定的積極意義。

1 3D打印技術概述

3D打印技術具體指的是借助不間斷的物理層疊加，每一層都要添加材料生產三維實體的技術，和以往的去除材料加工有明顯的差異，所以也叫作添加制造。3D打印技術是綜合性技術，其綜合了信息技術，材料科學、化學，數字個建模技術等多方面的先進技術知識，科學技術含量非常高。3D打印的主要配置是3D打印機。是集合計算機技術、機械與控制等作為一個整體的復雜機電一體化體系，成型環境、高精度機械系統等構成，除此之外，打印工藝、控制軟件、全新的打印材料等構成了3D打印技術體系。就當前的發展狀況來看，3D打印技術具體被應用在藝術創作、產品原型、珠寶制造等范圍，依靠其技術取代以往的精細加工工藝。3D打印能夠在一定程度提高制造的精密度。與此同時，3D打印技術也會應用在建筑、生物工程及服裝等領域，3D打印技術的應用，為創新創造了巨大的空間，譬如：在2010年，美國與澳大利亞公司聯合，想要把活體細胞當作“墨水”打印到人體的器官與組織中，這在一定程度上能夠推動醫學領域的創新。

2 探究3D打印技術中應用的主要技術原理

2.1 3DP技術

此技術是把粉末借助噴頭送出，之后三維模型切片后獲取的二維層面會噴射出黏結劑，其工藝的主要特征是：資金投入較少、迅速成型，與此同時，粉末在成型中起支撐的意義，成形后易去除，在打印全彩色實體時，可應用此技術。

2.2 SLA技術

此技術是基于液態光敏樹脂在功率與波長的紫外激光照射之下出現光聚合反應原理，完成固化成形。工藝的主要優點是：表面質量非常好、制造精度較高，材料能夠得到充分利用。此技術可用在形狀煩瑣與工藝品的加工上。

2.3 FDM技術

此技術是應用熱塑性材料的粘接性與熱熔性，借助計算機控制，堆積成形。工藝的主要優勢是：成形零件的力學性能非常強、制造資金投入較低，可以應用在快速模具的制造。

3 3D打印技術和產業發展的狀況

當前我國已有諸多高校開始對3D打印技術進行自助研發，其不但確定了3D打印技術的分層實體制造程序，并且在一定程度上提高了FDM工藝，形式多樣的大學對3D打印技術的探究，存在的優勢具有明顯的差異，部分大學占據制造工藝優勢，部分大學的優勢是三維打印噴頭的研究。但是，我國的3D打印技術研究能力和世界其他國家相對比，還存在一定的差距，需要逐漸健全與優化，促使我國的3D打印技術能夠更具先進性。

目前我國部分城市中的企業已經完成了3D打印機整機生產與向外銷售，上述企業具備的共同特點是，海外歸國團隊創建的，其范圍非常小，和世界其他國家的生產相同種類的產品相比較，其產品技術非常低。與此同時，我國生產的3D打印機，無論是打印精度還是打印速度而言，都不能滿足商用提出的要求，因此，需要逐漸提高技術能力。在服務范圍，我國經濟發達地區的產業中，3D打印配置已經普遍化，與此同時，借助應用此配置，實現了商業化快速成型服務，此服務領域不但包含樣品制作，也包含文物復原、輔助規劃等范圍，由此可以得知，3D打印技術在我國發展中的廣泛程度。

4 探究3D打印產業的未來發展前景

參照相關報道得知，全世界范圍內的3D打印產業產值到2016年，包含配置制造與服務范圍內的產業總產值是31億美元，到2020年會達52億美元。

但是3D打印技術需要得到提升和產業應用空間，當前仍舊面臨諸多挑戰及有待解決的問題，譬如：其一，效率、精度與速度。當前3D打印成品的精度仍舊不符合大眾提出的標準，打印效率與大范圍生產相對比，存在較為明顯的差距，與此同時，受到打印機工作原理的影響，打印精度和打印效率存在一定矛盾；其二，就成本而言，當前的3D打印機的造價一般非常昂貴，對其進一步發展，造成了一定的限制；其三，產業環境而言，3D打印技術的大規模應用，促使產品更易擴散與復制，增加了制造業的盜版風險，當前具備的知識產權保護體制還不能和產業的發展相吻合；其四，就打印材料而言，當前的3D打印成型材料大部分使用的是化學聚合物，其選擇具備一定的局限性，成型品的物理特性非常差，與此同時，存在安全隱患。

在2011年，某公司發布了最新的技術發展目標方案中，可以得出：3D打印技術正在邁向概念炒作的時期，其技術還需要得到全面的提升，主流市場也需要實施更進一步的培養。相關研究工作者提出，至少需要5-10年，3D打印技術才能成熟到與時代發展相吻合，在其較為漫長的發展中，產業存在增長期落空、資金投入中斷等可能性。總而言之，就中長期而言，3D打印產業具備非常寬廣的發展前景，但是當前其產業還未成熟，仍舊需要大力提升。針對3D打印市場范圍的短期發展不適合過度估算。所以，當前產業范圍針對3D打印范圍的投入措施是：提升創新研發力度，主要任務是引進技術與技術儲備，特別要重點維護與構建自主知識產權，力爭其能夠在日后激烈的市場競爭中，具備強有力的競爭實力，但是當前受到概念炒作的限制，在技術還未健全的狀況下，進行大范圍的產能擴張，由此導致投資回報存在一定的風險性。

5 3D打印技術的未來發展態勢

伴隨智能制造逐漸趨于完善化、成熟化，在制造領域中，大范圍應用了全新的信息技術、材料技術等，由此，3D打印技術也逐漸推向更高的階段。在未來的發展態勢中，3D打印技術會更具智能性、便捷性、精密化等優點。

提高3D打印的精度、速度等，拓展多材料打印、并行打印等工藝方式，提升成品的表層質量、物理性能，以滿足直接面對產品制造：創新出諸多形式3D打印材料，如納米材料、復合材料、智能材料等，未來的研究與應用熱點可能變成金屬材料直接成型技術，3D打印機體積具有桌面化、小型化、資金投入較小，操作更簡單，也更加符合分布化制造、規劃、生產的目標。和家庭生產的需要。軟件內的集成化，CAPP/CAD的集成化，促使生產控制軟件和規劃軟件可以巧妙融合，完成設計人員直接聯網控制的遠程在線生產。除此之外，拓寬3D打印技術在車輛、生物醫學等行業的廣泛應用。

6 結語

綜上所述，文章是針對3D打印技術和產業的發展及其前景，展開的深入全面的探究，并且全面分析了3D打印技術的主要技術原理、技術與產業的發展具體狀況、未來發展前景及未來發展態勢。提出了針對性的建議。其主要的目的是，促使3D打印技術能夠得到迅速的發展，并且能夠應用到世界范圍內的各個行業當中，發揮其存在的最大價值。

參 考 文 獻

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