3D打印技術的工業應用及產業化發展初探

朱蕓怡 鄒正陽

摘要：3D打印技術是以數字模型為基礎，采用一種增材制造的新型制造技術，是在一個三維立體空間中制造東西的技術，所采用的原理很簡單，就如同建房子一樣，建筑者一層一層的把磚塊砌起來。3D打印資料，通過電腦控制，打印資料以疊加方式，把計算機上的藍圖變成實物。目前，3D打印對各行業的發展具有重要意義。基于此，本文就以3D打印技術的工業應用和產業化發展進行討論。

關鍵詞：3D打印;復合工藝;工業應用;產業化發展

前言：隨著科學技術的進步，新工藝、新材料的出現使3D打印技術得到了更進一步完善。3D打印作為重要的增材制造技術，它的出現，推動著新一次工業革命的發展，突破了傳統制造工藝的產品設計，它通過計算機圖形數據直接打印出復雜形狀的零件，因制作成本低，生產周期短，人們對它的認識越來越清晰并且得到了廣泛使用。

1打印技術的優勢

3D打印技術的優勢可以直接打印出復雜的零件，制造成本低，生產周期短，可以做出傳統打印技術做不出來的東西，而且打印出來的東西輕，方便隨身攜帶。

1.1無需任何模具

3D打印技術最大的優點就是不需要機械加工或任何模具，就可以直接從計算機圖形數據直接打印出復雜形狀的零件，大大的減少了產品生產周期，提高生產率，降低生產成本。與傳統技術相比極大減少了材料的浪費。

1.2 制造成品多樣

3D打印技術可以制造出傳統打印技術無法制造的東西。

1.3簡化制造過程

在設計概念和設計過程中，3D打印技術還可以簡化制造過程，在短時間內制造出單個物品。不過打印機制造出來的零件與機器制造出來的零件比對起來，打印機制造出來的零件重量要輕，但是他們的堅固程度是一樣的。

3D打印的過程每一層都是分為兩個步驟，首先，在成型的部分噴灑一層特殊膠水，然后再將噴灑的膠水均勻涂抹，涂抹的地方會迅速凝固，而沒有噴灑到的地方仍是松散狀態。經過一層層的涂抹，實體模型將會被打印成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可刨出模型，而剩余粉末還可循環利用。

1.4無需考慮工藝問題

3D打印技術的出現使企業在生產零件時不用再考慮生產工藝問題，現在任何復雜的零件設計都可以通過3D打印機來實現。3D打印機可以在電子產品的商店購買，不過有的工廠也可以直接銷售。對于3D打印機使用的范圍，科學家表示還有很大的擴展空間。

目前，3D打印機對太空探索的任務非常重要。因為3D打印可以通過三維立體圖形對太空進行探索。現在國際空間占有三成以上的零部件都可以用3D打印機生產制造，打印機將利用聚合物和其他材料擠壓增量制造技術逐層制造。通過3D打造的零部件和工具，增強太空任務的安全性和可靠性，同時可以降低太空運輸成本。

2傳統加工技術的局限性

西周時期，隨著人類生產力的提高，鐵農具和冶鐵技術的出現引起了農民對生產力的重視。第一次工業革命時期，出現了減材加工技術，這種技術減少了加工時間，產品表面粗糙度低，精度高，有利于大批生產等優點，使其得到了廣泛運用。

到了21世紀科學技術不斷進步，對于產品的結構要求更加精密，單個零部件體積越來越小，對生產周期要求縮短，生產成本要求降低等。這些要求傳統加工工藝已經無法實現。此外，環境保護已經成為當代制造業的發展趨勢，鑄造和鍛造過程中會產生打量廢氣，而且也會在生產中導致大量的材料浪費，這些技術已經不能成為當代生產的運用。

33D打印技術的市場應用

3.1在航空領域的應用

航空領域中的零件制造都是軍事機密，然而利用3D打印技術一些數據就不容易泄露，這就將安全放在了第一。航空領域雖然說發展了好多年，但在技術上還有很大的上升空間，這就意味著技術的轉型升級。如果用傳統打印技術制造的周期過于久，可以通過3D打印制造改變，3D打印制造出來的零部件更加精密，而且還可以設計出復雜的零部件，縮短制造周期。

3.2在汽車零部件制造領域的應用

汽車零部件的開發是需要很長時間的研發、驗證。從研發到測試階段需要零件模具，不僅需要的時間長，成本還高。如果出現問題的話，修改零部件更需要很長的時間。而3D打印技術可以很快的制造出復雜的零部件，如果出現問題時，3D打印技術會自動提示是否修改，如果選擇修改，3D文件重新打印即可再次測試。而傳統打印技術卻不可以。根據這個技術，3D打印技術會讓未來零部件的開發成本更低，效率更高，質量更好。

3.3在醫學領域的運用

近年來，隨著科技的發展，3D打印技術在醫學領域的研究和應用取得了很大的發展。這項技術的出現解決了臨床醫學中面臨的問題。根據所用的醫用材料，3D打印技術做出了很大的貢獻比如3D打印體外診斷與預測模型、導板;細胞3D打印技術;打印組織工程支架等材料都是依靠了3D打印技術。

現在醫用3D打印技術經過幾十年的發展，已經取得很大的進步，尤其是在器官模型、導板、輔具和植入物等逐漸成熟。從目前使用情況來看，組織功能性器官的打印將是未來生物醫用3D打印的發展趨勢。為了進一步拓展3D打印技術在醫學領域大力發展，我們應該在政府的帶領下，建立完善的醫用材料打印制度，加強專業人員的培育。

3.4在建筑領域應用

3D打印技術最先于外國，之后慢慢的傳入中國。3D打印技術在建筑領域最早在國內完成的高分子材料景觀橋，這座橋技藝精湛，長、寬、高整體成s形狀，僅僅只用了幾十天時間一次性成型，然后在進行加固，從而形成了一座完美的橋。荷蘭砌磚工人負責的項目就是專門展示3D打印如何削減成本和泥土浪費，從而從中找出規律，并將技術進一步改進，在工地進行3D打印出整個房子。

3.5在軍事領域應用

軍事領域應用在3D打印技術中具有創新性發展，3D打印技術可在最快時間內實現工具與設備的快速制造。未來的戰爭將是信息化戰爭，3D打印技術可給人傳遞更多的信息以及最有保障的支撐。3D打印技術與傳統的機械加工完全不一樣，不需要模具和機械即可直接打印出完美的設備。美國通過3D打印技術打印出金屬手槍受到了世界各國的認可，該槍能射出六百多發子彈，威力大，綜合性強。醫療部件及救助用具制作是3D打印技術為我們帶來了方便，可根據不同的形狀來對工具進行打印，為戰場上受傷的士兵打印支架以及打印床等方便隨時打印。未來的3D打印技術將不斷改進，并將會在軍事技術領域發揮主導和促進作用。

3.6在食品領域應用

3D打印在食品領域內居于很高的地位，到目前為止3D打印可打印出三十多種食品，可以說是非常具有先進技術領域。3D打印食品最先出來的是3D巧克力，而巧克力是通過好幾種材料組合而成的，由于人們對食品樣式、形狀都有所提高，偉大的科學技術家根據不同的形狀一層一層、一次又一次的疊加而形成人們喜愛的樣式。還有3D打印糖果，根據不同的形狀、顏色、味道以及糖果的軟硬來打印出各具特色的美麗糖果，可以說是根據老人、小孩子等人的不同需要來進行3D打印。

3D打印食品領域在世界具有先進的特色作用，能引領人們更好的創造世界，并且在國內市場的經營范圍也非常的廣，能夠更好的發揮市場作用。

4結束語

3D打印技術的應用可以說是無奇不有，無所不能。很多方面都會應用到3D打印可以說是技術先進且非常廣泛。3D打印技術猶如狂猛的風暴來席卷著傳統的制造工業，直接一次成型不需二次改造。并且3D打印技術處理的數據量也很大，可替代傳統的打印技術，并且為社會為人民提供便利，具有先進的特色作用，可以說是前景不可想象，在未來必定會成為新時代的標桿。

參考文獻：

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