3D打印技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展分析

摘 要：3D打印技術(shù)在近幾年得到了巨大發(fā)展，備受社會(huì)各界的關(guān)注。雖然目前該技術(shù)還未能得到全面的普及推廣，但其發(fā)展前景無(wú)可限量。文章對(duì)3D打印技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行探討，分析目前3D打印技術(shù)發(fā)展所存在的問(wèn)題。并對(duì)我國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展提出一些建議。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展分析

1 3D打印技術(shù)簡(jiǎn)介

3D打印技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，它以數(shù)字模型文件作為基礎(chǔ)，運(yùn)用可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式構(gòu)造物體[1]。當(dāng)前3D打印技術(shù)主要應(yīng)用于藝術(shù)創(chuàng)作、珠寶制作等領(lǐng)域。然而隨著技術(shù)的發(fā)展，生物工程、醫(yī)學(xué)、建筑等領(lǐng)域也越來(lái)越多的使用3D打印技術(shù)，為科技創(chuàng)新添加了新的活力。

與傳統(tǒng)的工業(yè)制造業(yè)相比，3D打印技術(shù)有著無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)，這使得在當(dāng)前高科技產(chǎn)業(yè)日新月異的今天，3D打印技術(shù)能在信息化社會(huì)中占有一席之地。3D打印技術(shù)有著以下特點(diǎn)：（1）生產(chǎn)效率極高。3D打印技術(shù)通過(guò)材料的層層推擠與疊加，在電腦數(shù)據(jù)的操控下堆砌成需要生產(chǎn)的物品，這與傳統(tǒng)工業(yè)對(duì)原材料的剪裁制造完全不同。不僅省去了繁重的修整零部件工序，該大大增加了原材料的利用率，大幅降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率；（2）復(fù)雜零件可一次成型。傳統(tǒng)工業(yè)在生產(chǎn)的過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)模具設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、修整等階段，并在制作過(guò)程中對(duì)原材料進(jìn)行鍛造、打磨等加工，最終制作成復(fù)雜的產(chǎn)品。其生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)工序繁瑣，人力資源消耗大。而3D打印技術(shù)縮短了所有中間過(guò)程，它的模具通過(guò)電腦制作，產(chǎn)品根據(jù)電腦生成的設(shè)計(jì)圖紙直接一次性打印完成，能夠更加便捷、準(zhǔn)確的制作出復(fù)雜產(chǎn)品，極大縮短了生產(chǎn)和設(shè)計(jì)周期。（3）可以滿足不同消費(fèi)者需要。傳統(tǒng)工業(yè)注重批量化生產(chǎn)，3D打印技術(shù)則更能激發(fā)人的想象力，滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)者和消費(fèi)者的個(gè)性化需求。3D打印技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品不再千篇一律，而是獨(dú)一無(wú)二。這將開(kāi)創(chuàng)傳統(tǒng)工業(yè)從批量制造到批量定制的華麗轉(zhuǎn)變。

2 3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

盡管3D打印技術(shù)將對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生翻天覆地的影響，但我們還是應(yīng)當(dāng)注意，目前3D打印技術(shù)的發(fā)展仍受到許多因素的制約。具體問(wèn)題有：（1）3D打印技術(shù)對(duì)打印材料的要求較高。3D打印技術(shù)特殊的產(chǎn)品制造手段，成為了其發(fā)展的雙刃劍[2]。一方面高效的生產(chǎn)方式促進(jìn)了效率的提高，另一方面則對(duì)生產(chǎn)材料有著很高的要求。3D打印所使用的材料不僅要能夠被“打印”，而且“打印”出的產(chǎn)品必須滿足技術(shù)要求。因此在現(xiàn)階段，3D打印技術(shù)可供選擇的材料較少，這成為了制約3D打印技術(shù)發(fā)展的主要原因。以目前的材料科學(xué)發(fā)展情況，可成為3D打印技術(shù)的材料主要為工程塑料、部分金屬材料等，然而這些材料都是專(zhuān)門(mén)為3D打印技術(shù)所研發(fā)，與傳統(tǒng)工業(yè)的生產(chǎn)材料還有著較大差距。（2）3D打印技術(shù)受支撐技術(shù)限制。3D打印缺乏支撐性技術(shù)，是制約自身進(jìn)一步發(fā)展的另一個(gè)重要原因。舉例來(lái)說(shuō)，包括打印產(chǎn)品速度過(guò)慢，打印出的產(chǎn)品精度不高等。這都從側(cè)面反映出當(dāng)前3D打印技術(shù)的發(fā)展仍處于較低的水平。（3）3D打印技術(shù)缺乏嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范。由于3D打印技術(shù)才剛剛起步，行業(yè)內(nèi)部缺乏明確的、可執(zhí)行的、有效地條款，造成了目前3D打印技術(shù)在打印材料的選擇上缺乏統(tǒng)一規(guī)范，這也阻礙了3D打印技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。（4）3D打印技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)仍難以取代傳統(tǒng)制造業(yè)。雖然相較于傳統(tǒng)制造業(yè)，3D打印技術(shù)有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，然而在大規(guī)模批量制造及成本控制方面，目前3D打印技術(shù)由于各方面的限制，難以匹敵傳統(tǒng)制造業(yè)；（5）國(guó)內(nèi)3D打印材料不足。我國(guó)目前3D打印技術(shù)還遠(yuǎn)未形成完善的產(chǎn)業(yè)鏈，因此僅有少數(shù)企業(yè)能提供高質(zhì)量的3D打印材料，難以滿足當(dāng)前國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)發(fā)展的需要。大量的原料需要依靠進(jìn)口，導(dǎo)致我國(guó)3D打印技術(shù)在推廣和應(yīng)用領(lǐng)域受到諸多限制。

3 促進(jìn)我國(guó)3D打印技術(shù)發(fā)展的對(duì)策

與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的3D打印技術(shù)仍有著一定的差距，而要在全球的科技發(fā)展浪潮中縮短與國(guó)外的差距，這絕非易事。除了政府要在政策面鼓勵(lì)3D打印技術(shù)的發(fā)展之外，還要做到各行業(yè)的通力協(xié)作。

3.1 加強(qiáng)政府對(duì)3D打印技術(shù)發(fā)展的支持力度

政府是高新技術(shù)發(fā)展的統(tǒng)籌與規(guī)劃者。3D打印技術(shù)有著廣闊的市場(chǎng)前景，因此政府應(yīng)當(dāng)從政策完善、資金支持、人才培養(yǎng)、法律保護(hù)等多個(gè)方面[3]。主要包括：強(qiáng)化宏觀調(diào)控，制定3D打印行業(yè)規(guī)范；加大財(cái)政撥款，為3D打印企業(yè)提供稅收等財(cái)政優(yōu)惠；鼓勵(lì)高校設(shè)立3D打印技術(shù)專(zhuān)業(yè)，培養(yǎng)3D打印技術(shù)方面的人才；完善相關(guān)法律法規(guī)，保護(hù)3D打印技術(shù)的只是產(chǎn)權(quán)；強(qiáng)化社會(huì)監(jiān)督，重視對(duì)3D打印技術(shù)可能引發(fā)的社會(huì)問(wèn)題，嚴(yán)格控制3D打印材料的購(gòu)買(mǎi)渠道。通過(guò)以上政策面的手段，加大對(duì)3D打印技術(shù)發(fā)展的投入，促進(jìn)我國(guó)3D打印技術(shù)發(fā)展邁上新臺(tái)階。

3.2 增強(qiáng)創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是企業(yè)乃至國(guó)家不斷向前發(fā)展的動(dòng)力源泉。只有強(qiáng)大的創(chuàng)新能力，才能保證企業(yè)、社會(huì)在日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)漩渦中生存下來(lái)。首先，要促進(jìn)3D打印技術(shù)的理論創(chuàng)新。及時(shí)掌握全球3D打印技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，加強(qiáng)3D打印技術(shù)同電子、醫(yī)學(xué)、物理等學(xué)科的交流，為拓展3D打印的材料制造帶來(lái)新的活力。其次，建立3D打印技術(shù)信息交流平臺(tái)，以高校、科研所、企業(yè)研究成果作為基礎(chǔ)，加強(qiáng)高新科研機(jī)構(gòu)之間的交流，實(shí)現(xiàn)完美的科學(xué)研究機(jī)制。

3.3 完善3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈

促進(jìn)我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟的形成，定期開(kāi)展3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)相關(guān)研討會(huì)，鼓勵(lì)高校、科研單位、相關(guān)企業(yè)的參與，早日實(shí)現(xiàn)3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上下流資源的整合。各方針對(duì)3D打印技術(shù)材料研究，加大資金、人力的投入，鼓勵(lì)企業(yè)將非金屬材料應(yīng)用于3D打印技術(shù)之中。同時(shí)，各高校與研究機(jī)構(gòu)充分發(fā)揮自身技術(shù)資源優(yōu)勢(shì)，通過(guò)與企業(yè)資金資源全面整合，形成3D打印產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，軟件開(kāi)發(fā)，材料創(chuàng)新、產(chǎn)品宣傳等完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

3.4 普及3D打印產(chǎn)品的應(yīng)用

通過(guò)開(kāi)展3D打印產(chǎn)品博覽會(huì)作品等方式，將3D打印技術(shù)推廣到中小學(xué)校，對(duì)少年兒童開(kāi)展3D打印的教育宣傳，普及3D打印技術(shù)的知識(shí)，激發(fā)他們對(duì)3D打印技術(shù)的興趣。選取生物醫(yī)療、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，有目的、有計(jì)劃地將3D打印技術(shù)進(jìn)行推廣應(yīng)用，積極促進(jìn)3D打印技術(shù)理論與應(yīng)用的同步發(fā)展[4]。

3.5 加強(qiáng)國(guó)際間3D打印技術(shù)的交流

根據(jù)我國(guó)對(duì)3D打印市場(chǎng)的實(shí)際需要，通過(guò)高校、研究所等平臺(tái)，積極開(kāi)展通歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的3D打印技術(shù)的國(guó)際交流，形成高校與高校之間、研究機(jī)構(gòu)與研究機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系，互相吸取發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，深化合作，共同促進(jìn)3D打印技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著各個(gè)學(xué)科研究的不斷深入，3D打印技術(shù)的發(fā)展勢(shì)必將進(jìn)入新的層面。作為最具創(chuàng)新力的技術(shù)之一，3D打印技術(shù)正在以自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，受到全世界的關(guān)注。3D打印技術(shù)當(dāng)前還處于較低水平，其內(nèi)在的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等方面的價(jià)值亟待人們進(jìn)一步挖掘。文章對(duì)我國(guó)3D打印技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)提出了一些建議，希望能對(duì)未來(lái)3D打印技術(shù)的推廣和應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：趙家立（1986-），男，吉林省吉林市人，工作單位：吉林市創(chuàng)擇科技有限公司，職務(wù)：項(xiàng)目主管，研究方向：3D打印技術(shù)。