3D打印技術(shù)的市場應(yīng)用與發(fā)展趨勢分析

郭潔

【摘要】3D打印技術(shù)乃世界第三次工業(yè)革命的代表性技術(shù)之一，給制造業(yè)帶來了巨大的變革。近年來，國內(nèi)外的3D打印技術(shù)蓬勃發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。3D打印技術(shù)從此解放了人們創(chuàng)造新產(chǎn)品所受到地限制，依靠3D打印技術(shù)可以將自己的創(chuàng)意變成真實(shí)的產(chǎn)品，從而催生了大量獨(dú)立設(shè)計(jì)師及設(shè)計(jì)品牌，設(shè)計(jì)的社會(huì)化趨勢將會(huì)打破以往設(shè)計(jì)組織的僵硬的結(jié)構(gòu)劃分。

【關(guān)鍵詞】3D打印技術(shù)；市場應(yīng)用；發(fā)展趨勢

【中圖分類號】TP334.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）09-0276-02

曾經(jīng)的第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命是以蒸汽機(jī)的發(fā)明和電氣化的使用為標(biāo)志。當(dāng)時(shí)是以其強(qiáng)大的生產(chǎn)力解放為基礎(chǔ)的，徹底改變了當(dāng)時(shí)西方發(fā)達(dá)國家甚至整個(gè)世界的面貌，有效推動(dòng)了現(xiàn)代制造的歷史進(jìn)程。隨著人類的不斷進(jìn)步，于20世紀(jì)80年代中期，3D打印機(jī)誕生了，它的出現(xiàn)又改變了人類歷史中通過切割原料或通過模具成型來制造新的實(shí)體物品，3D打印機(jī)依據(jù)計(jì)算機(jī)指令，通過層層堆積原材料制造產(chǎn)品，是“增材制造”，這種技術(shù)將會(huì)讓大規(guī)模的個(gè)性化生產(chǎn)和復(fù)雜精密的零件批量生產(chǎn)成為可能，同時(shí)推進(jìn)全球制造業(yè)的“第四次工業(yè)革命”，3D打印產(chǎn)業(yè)將會(huì)是具有強(qiáng)大的競爭能力的新型產(chǎn)業(yè)。

一、3D打印技術(shù)概況

3D打印運(yùn)用了不同的幾種技術(shù)。它們的不同之處在于以可用的材料的方式，并以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件。3D打印常用材料有耐用性尼龍材料、尼龍玻纖、橡膠、鋁材料、石膏材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金類材料。基本原理是：首先在電腦中設(shè)計(jì)好或者通過掃描方式完成三維立體零件模型，依照空間某一坐標(biāo)軸切成許多個(gè)一定厚度的剖面，切剖面的過程可以按微積分的思想去理解，然后通過打印機(jī)由下向上一層一層將每一剖面打印出來，再將剖面粘合起來，最后制造出所需零件的實(shí)體。可以概括為“分層制造、逐層疊加”的方式。工作的過程中，首先是在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴(kuò)散，接著噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會(huì)迅速固化黏結(jié)，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實(shí)體模型將會(huì)被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，截至2012年底，著名的3D打印成型公司Stratasys的產(chǎn)品已經(jīng)可以支持123種不同材料進(jìn)行3D打印，打印速度方面，垂直可達(dá)到25.4mm/h以上。隨著智能制造的進(jìn)一步發(fā)展，3D打印技術(shù)將被推向更高的層面。

二、3D打印技術(shù)的市場應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，在全球3D打印機(jī)行業(yè)，美國3DSystems和Stratasys兩家公司的產(chǎn)品占據(jù)了較大的市場份額。我國3D技術(shù)的研發(fā)水平還存在著較大的差距。國內(nèi)3D打印是從200年開始起步，在國家相關(guān)政策的引導(dǎo)和技術(shù)改進(jìn)的支撐下，本技術(shù)在這幾年處于高速發(fā)展時(shí)期。其應(yīng)用加快了相關(guān)行業(yè)變化發(fā)展的步伐。我國在軍工、航空航天、地理信息、醫(yī)療、消費(fèi)電子與藝術(shù)品設(shè)計(jì)等眾多領(lǐng)域都有使用3D打印技術(shù)。醫(yī)療領(lǐng)域，現(xiàn)在可以使用3D打印制造骨頭、假牙、膝蓋等骨關(guān)節(jié)技術(shù)；汽車行業(yè)，3D打印可以完成汽車零件的定型，再開模具，最后按照傳統(tǒng)方法批量生產(chǎn)，可以使汽車開發(fā)成本大大降低；航空航天領(lǐng)域，可以使用3D打印技術(shù)減輕飛行器的重量同時(shí)能減少成本……3D打印發(fā)展前景廣闊，但作為新興產(chǎn)業(yè)，我國的3D打印還面臨材料短缺、售價(jià)過高、應(yīng)用不成熟的問題。比如：我國的3D打印面臨耗材短缺，目前3D打印耗材原料僅有塑料、石膏、無機(jī)粉料、光敏樹脂、陶瓷等價(jià)格較昂貴的材料，能生產(chǎn)這類材料的廠商很少，導(dǎo)致了3D打印耗材資源匱乏。

三、3D打印的未來發(fā)展趨勢

隨著智能制造，控制技術(shù)，材料技術(shù)，信息技術(shù)等不斷發(fā)展和提升，這些技術(shù)也被廣泛地綜合應(yīng)用與制造工業(yè)，3D打印技術(shù)也將會(huì)被推向一個(gè)更加廣闊的發(fā)展平臺。中國的3D打印產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，并未實(shí)現(xiàn)在工業(yè)及個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域大規(guī)模推廣。對于正處于培育推廣階段的中國3D產(chǎn)業(yè)而言，政府的重視與政策扶持顯得尤為重要。目前國內(nèi)已有多省市成立了地方3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，并在相關(guān)政策中提及要重點(diǎn)發(fā)展3D產(chǎn)業(yè)。教育部也正在制訂方案，讓3D打印機(jī)走進(jìn)學(xué)校。此次《國家增材制造發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2014-2020年）》的出臺與落實(shí)，進(jìn)一步明確了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，并在政策上給予更多的支持，將成為推動(dòng)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要力量，進(jìn)一步引爆中國的3D打印市場。未來，3D打印技術(shù)主要有以智能化、便捷化和通用化發(fā)展趨勢。

四、結(jié)束語

3D打印技術(shù)的優(yōu)勢突顯，該技術(shù)能快速打印新設(shè)計(jì)的樣件，提高制造復(fù)雜零部件的能力，有效地縮短了新產(chǎn)品的研制周期，同時(shí)降低開發(fā)成本。面對著新的生產(chǎn)方式的變革，我們應(yīng)加以重視3D打印這一新技術(shù)可能帶來的制造業(yè)革命，深入分析全球3D打印技術(shù)的市場發(fā)展趨勢，研究建立3D打印的基礎(chǔ)理論和技術(shù)體系，積極探索和積累3D打印的市場運(yùn)營和行業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)，積極有效地應(yīng)對3D打印技術(shù)并使之為實(shí)現(xiàn)中國夢和實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興而服務(wù)。

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