3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析

夏庭君

摘 要：3D打印技術(shù)是一種全新的迅速成型的技術(shù)，近年來獲得了社會(huì)的大范圍關(guān)注，并且在諸多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，由此，3D打印技術(shù)的地位有所提升。文章針對3D技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展、現(xiàn)狀及未來發(fā)展的態(tài)勢，實(shí)施綜合性的分析，在確定3D打印產(chǎn)業(yè)資金投入和技術(shù)探究的背景之下，對3D打印技術(shù)的發(fā)展提出針對性的建議，促使其能夠得到更大的發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；產(chǎn)業(yè)發(fā)展；前景；分析

中圖分類號(hào)： TP751 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）32-95-2

0 引言

目前3D打印技術(shù)正在迅速的發(fā)展，并且在諸多領(lǐng)域獲得了一定的發(fā)展空間，其技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，不但受到我國社會(huì)的熱烈議論，也得到了世界其他國家的高度重視。根據(jù)相關(guān)資料顯示，3D打印技術(shù)的發(fā)展范圍會(huì)伴隨社會(huì)的發(fā)展，邁向更大的發(fā)展空間，與此同時(shí)，3D打印技術(shù)也會(huì)在未來發(fā)展中，呈現(xiàn)個(gè)性化的發(fā)展，其不但能夠促進(jìn)全世界范圍內(nèi)制造產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也會(huì)對整體人類社會(huì)產(chǎn)生一定的積極意義。

1 3D打印技術(shù)概述

3D打印技術(shù)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(chǎn)三維實(shí)體的技術(shù)，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(shù)是綜合性技術(shù)，其綜合了信息技術(shù)，材料科學(xué)、化學(xué)，數(shù)字個(gè)建模技術(shù)等多方面的先進(jìn)技術(shù)知識(shí)，科學(xué)技術(shù)含量非常高。3D打印的主要配置是3D打印機(jī)。是集合計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械與控制等作為一個(gè)整體的復(fù)雜機(jī)電一體化體系，成型環(huán)境、高精度機(jī)械系統(tǒng)等構(gòu)成，除此之外，打印工藝、控制軟件、全新的打印材料等構(gòu)成了3D打印技術(shù)體系。就當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r來看，3D打印技術(shù)具體被應(yīng)用在藝術(shù)創(chuàng)作、產(chǎn)品原型、珠寶制造等范圍，依靠其技術(shù)取代以往的精細(xì)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(shí)，3D打印技術(shù)也會(huì)應(yīng)用在建筑、生物工程及服裝等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)的應(yīng)用，為創(chuàng)新創(chuàng)造了巨大的空間，譬如：在2010年，美國與澳大利亞公司聯(lián)合，想要把活體細(xì)胞當(dāng)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(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新。

2 探究3D打印技術(shù)中應(yīng)用的主要技術(shù)原理

2.1 3DP技術(shù)

此技術(shù)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(huì)噴射出黏結(jié)劑，其工藝的主要特征是：資金投入較少、迅速成型，與此同時(shí)，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(shí)體時(shí)，可應(yīng)用此技術(shù)。

2.2 SLA技術(shù)

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

2.3 FDM技術(shù)

此技術(shù)是應(yīng)用熱塑性材料的粘接性與熱熔性，借助計(jì)算機(jī)控制，堆積成形。工藝的主要優(yōu)勢是：成形零件的力學(xué)性能非常強(qiáng)、制造資金投入較低，可以應(yīng)用在快速模具的制造。

3 3D打印技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的狀況

當(dāng)前我國已有諸多高校開始對3D打印技術(shù)進(jìn)行自助研發(fā)，其不但確定了3D打印技術(shù)的分層實(shí)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(xué)對3D打印技術(shù)的探究，存在的優(yōu)勢具有明顯的差異，部分大學(xué)占據(jù)制造工藝優(yōu)勢，部分大學(xué)的優(yōu)勢是三維打印噴頭的研究。但是，我國的3D打印技術(shù)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(yōu)化，促使我國的3D打印技術(shù)能夠更具先進(jìn)性。

目前我國部分城市中的企業(yè)已經(jīng)完成了3D打印機(jī)整機(jī)生產(chǎn)與向外銷售，上述企業(yè)具備的共同特點(diǎn)是，海外歸國團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的，其范圍非常小，和世界其他國家的生產(chǎn)相同種類的產(chǎn)品相比較，其產(chǎn)品技術(shù)非常低。與此同時(shí)，我國生產(chǎn)的3D打印機(jī)，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(shù)能力。在服務(wù)范圍，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的產(chǎn)業(yè)中，3D打印配置已經(jīng)普遍化，與此同時(shí)，借助應(yīng)用此配置，實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化快速成型服務(wù)，此服務(wù)領(lǐng)域不但包含樣品制作，也包含文物復(fù)原、輔助規(guī)劃等范圍，由此可以得知，3D打印技術(shù)在我國發(fā)展中的廣泛程度。

4 探究3D打印產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展前景

參照相關(guān)報(bào)道得知，全世界范圍內(nèi)的3D打印產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值到2016年，包含配置制造與服務(wù)范圍內(nèi)的產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值是31億美元，到2020年會(huì)達(dá)52億美元。

但是3D打印技術(shù)需要得到提升和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用空間，當(dāng)前仍舊面臨諸多挑戰(zhàn)及有待解決的問題，譬如：其一，效率、精度與速度。當(dāng)前3D打印成品的精度仍舊不符合大眾提出的標(biāo)準(zhǔn)，打印效率與大范圍生產(chǎn)相對比，存在較為明顯的差距，與此同時(shí)，受到打印機(jī)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(dāng)前的3D打印機(jī)的造價(jià)一般非常昂貴，對其進(jìn)一步發(fā)展，造成了一定的限制；其三，產(chǎn)業(yè)環(huán)境而言，3D打印技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，促使產(chǎn)品更易擴(kuò)散與復(fù)制，增加了制造業(yè)的盜版風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)前具備的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)體制還不能和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相吻合；其四，就打印材料而言，當(dāng)前的3D打印成型材料大部分使用的是化學(xué)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(shí)，存在安全隱患。

在2011年，某公司發(fā)布了最新的技術(shù)發(fā)展目標(biāo)方案中，可以得出：3D打印技術(shù)正在邁向概念炒作的時(shí)期，其技術(shù)還需要得到全面的提升，主流市場也需要實(shí)施更進(jìn)一步的培養(yǎng)。相關(guān)研究工作者提出，至少需要5-10年，3D打印技術(shù)才能成熟到與時(shí)代發(fā)展相吻合，在其較為漫長的發(fā)展中，產(chǎn)業(yè)存在增長期落空、資金投入中斷等可能性?？偠灾?，就中長期而言，3D打印產(chǎn)業(yè)具備非常寬廣的發(fā)展前景，但是當(dāng)前其產(chǎn)業(yè)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(fā)展不適合過度估算。所以，當(dāng)前產(chǎn)業(yè)范圍針對3D打印范圍的投入措施是：提升創(chuàng)新研發(fā)力度，主要任務(wù)是引進(jìn)技術(shù)與技術(shù)儲(chǔ)備，特別要重點(diǎn)維護(hù)與構(gòu)建自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，力爭其能夠在日后激烈的市場競爭中，具備強(qiáng)有力的競爭實(shí)力，但是當(dāng)前受到概念炒作的限制，在技術(shù)還未健全的狀況下，進(jìn)行大范圍的產(chǎn)能擴(kuò)張，由此導(dǎo)致投資回報(bào)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性。

5 3D打印技術(shù)的未來發(fā)展態(tài)勢

伴隨智能制造逐漸趨于完善化、成熟化，在制造領(lǐng)域中，大范圍應(yīng)用了全新的信息技術(shù)、材料技術(shù)等，由此，3D打印技術(shù)也逐漸推向更高的階段。在未來的發(fā)展態(tài)勢中，3D打印技術(shù)會(huì)更具智能性、便捷性、精密化等優(yōu)點(diǎn)。

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(zhì)量、物理性能，以滿足直接面對產(chǎn)品制造：創(chuàng)新出諸多形式3D打印材料，如納米材料、復(fù)合材料、智能材料等，未來的研究與應(yīng)用熱點(diǎn)可能變成金屬材料直接成型技術(shù)，3D打印機(jī)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(guī)劃、生產(chǎn)的目標(biāo)。和家庭生產(chǎn)的需要。軟件內(nèi)的集成化，CAPP/CAD的集成化，促使生產(chǎn)控制軟件和規(guī)劃軟件可以巧妙融合，完成設(shè)計(jì)人員直接聯(lián)網(wǎng)控制的遠(yuǎn)程在線生產(chǎn)。除此之外，拓寬3D打印技術(shù)在車輛、生物醫(yī)學(xué)等行業(yè)的廣泛應(yīng)用。

6 結(jié)語

綜上所述，文章是針對3D打印技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(shù)的主要技術(shù)原理、技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具體狀況、未來發(fā)展前景及未來發(fā)展態(tài)勢。提出了針對性的建議。其主要的目的是，促使3D打印技術(shù)能夠得到迅速的發(fā)展，并且能夠應(yīng)用到世界范圍內(nèi)的各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，發(fā)揮其存在的最大價(jià)值。

參 考 文 獻(xiàn)

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