淺談3D打印的發(fā)展現(xiàn)狀分析

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，我國對于新興技術(shù)的研發(fā)實(shí)力也不斷增強(qiáng)，3D 打印技術(shù)也是日益成熟，尤其在國家提出的“2025智能制造”這個大背景下，技術(shù)水平更是突飛猛進(jìn)，在各個行業(yè)都占有很重要的的地位，本文從3D打印技術(shù)特點(diǎn)入手，來分析3D打印的發(fā)展現(xiàn)狀，希望對促進(jìn)其應(yīng)用做出積極貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：3D打印;智能制造;發(fā)展現(xiàn)狀

3D打?。?DP）即快速成型技術(shù)的一種，又稱增材制造 ，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。完全顛覆了傳統(tǒng)加工制造行業(yè)減材制造的理念和模式，零件的制造從以往的減材變成了增材，同時也提高了零件的制造速度與對復(fù)雜零件的可行性。正因?yàn)樗鼡碛羞@些優(yōu)點(diǎn)，所以它才能在這激烈的市場競爭環(huán)境里，在各個行業(yè)里面占有一席之地。

1.3D打印的發(fā)展

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，當(dāng)時打印機(jī)內(nèi)部裝上液體或粉末的材料，然后通過電腦控制把“打印材料”疊加在一起，這就是被稱為3D立體打印技術(shù)。但是早期只是用于少數(shù)人的實(shí)驗(yàn)中，在技術(shù)的不斷積累，美國科學(xué)家開發(fā)了一臺商業(yè)3D打印機(jī)，美國公司也緊跟著開始開發(fā)3D打印機(jī)，，此后 3D 打印技術(shù)進(jìn)入了飛速發(fā)展階段，各個國家的3D技術(shù)正在逐步提高，我國也緊隨其后發(fā)明了用于打印塑料制品的 3D 打印機(jī)。21世紀(jì)，更是達(dá)到一個小高峰。

打印材料上，從以前打印塑料到現(xiàn)在尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、https：//baike.baidu.com/item/%E9%95%80%E9%93%B6樹脂、石膏都能夠打印，美國出現(xiàn)了3D打印汽車，3D打印飛機(jī)，以及3D打印金屬手槍，以及現(xiàn)在也出現(xiàn)了3D打印的器官，打印方式上，也出現(xiàn)了很多類型，擠壓、線、粒狀、粉末層噴頭、層壓、光聚合。

2.3D打印的特點(diǎn)

（1）降低制造成本

3D 打印與傳統(tǒng)制造方式完全不同，傳統(tǒng)的機(jī)加工都是使用的減材加工，而3D打印技術(shù)則是增材加工，而且傳統(tǒng)技術(shù)需要工廠往往需要購入大量的加工設(shè)備， 3D 打印技術(shù)中所用到的加工手段很少，3D 打印機(jī)就是具備普適與高效特點(diǎn)的加工設(shè)備，加工手段可以適用于很多類型產(chǎn)品的加工。在完成產(chǎn)品的數(shù)字建模之后，就可使用3D打印機(jī)來進(jìn)行加工，所以在目前的制造業(yè)中，3D 打印技術(shù)所具有很大的成本優(yōu)勢，就是其受歡迎的原因之一，科學(xué)合理的使用 3D 打印技術(shù)進(jìn)行加工可以有效地降低企業(yè)制造成本，提高企業(yè)的競爭力。

（2）提高產(chǎn)品質(zhì)量

3D打印體現(xiàn)一種“降維制造”的思想，具體表現(xiàn)為三維電子模型轉(zhuǎn)化為二維層片，然后進(jìn)行分層 制造，通過逐層累積形成三維實(shí)體。正因?yàn)檫@獨(dú)特的思想，與傳統(tǒng)的工業(yè)制造方式相比，3D打印能夠制造更加復(fù)雜的產(chǎn)品，這使3D打印能夠在醫(yī)療等高端產(chǎn)業(yè)的廣泛運(yùn)用，例如打印人類心臟，骨骼。3D打印的基礎(chǔ)材料也是非常多和打印的方式類型也是很豐富，不同的材料和不同的打印類型打印出來的產(chǎn)品也有很多不同的性質(zhì)，需求者可以根據(jù)自己的需求制造自己想要的產(chǎn)品屬性?，F(xiàn)在工業(yè)越來越成熟，產(chǎn)品的數(shù)量的需求量越來越多和生產(chǎn)的產(chǎn)品越來越復(fù)雜，產(chǎn)品質(zhì)量成了制造業(yè)中的核心競爭力。3D打印正好能滿足要求，能以更快的速度進(jìn)行生產(chǎn)時也保證了產(chǎn)品質(zhì)量合格且穩(wěn)定。

（3）提高產(chǎn)品效率

在實(shí)際生產(chǎn)過程中3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)快速制造，快速修改，快速實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，例如在模具制造過程中，前期的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段，則可以選用3D打印快速制造，模型初步確定之后就可以制造出來驗(yàn)證，然后進(jìn)行對三維模型快速修改。3D 打印的方式能夠大大減少這類產(chǎn)品制造周期，可以消除制造過程中對于工藝摸索、提升的過程，能夠在短時間內(nèi)即實(shí)現(xiàn)對某種工件的穩(wěn)定生產(chǎn)。

3.3D打印的現(xiàn)狀

（1）醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

3D打印憑借著它能打印多種材料的功能和它獨(dú)特的制造思想，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域承擔(dān)了很重要的責(zé)任。在西班牙，一位患胸壁肉瘤的病人也獲得了3D打印技術(shù)的幫助，他身上的這種腫瘤形成于骨骼、軟組織和軟骨當(dāng)中。醫(yī)生不得不切除病人的胸骨和部分肋骨，以此阻止癌細(xì)胞擴(kuò)散。在沒有找到合適得替代品時，醫(yī)生選擇了3D打印來制造其被切除部分，術(shù)后病人狀況一切良好。不光是打印器官，3D打印進(jìn)一步向制藥領(lǐng)域發(fā)展，通過3D打印制藥生產(chǎn)出來得藥片內(nèi)部具有豐富得孔洞，具有極高得表面積，能在短時間內(nèi)迅速水融化，可以幫助吞咽患者帶去莫大得幫助。

（2）教育事業(yè)

隨著技術(shù)逐漸得成熟，3D打印又是信息技術(shù)、新材料技術(shù)與制造技術(shù)多學(xué)科融合發(fā)展的產(chǎn)物。現(xiàn)在很多得教育機(jī)構(gòu)也在開始利用3D打印，來輔助教育、培養(yǎng)新型復(fù)合性人才。大學(xué)里，在 “機(jī)械原理”課程中，鉸鏈機(jī)構(gòu)的運(yùn)動很經(jīng)典，老師單靠圖片、仿真動畫學(xué)生難以理解這些復(fù)雜的概念，難以想象出復(fù)雜零件的形狀、機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及工作原理。老師可以使用3D打印，打印出機(jī)構(gòu)，用實(shí)物給同學(xué)們進(jìn)行演示，也可讓同學(xué)們實(shí)際操作。培養(yǎng)同學(xué)們得興趣。不光是大學(xué)教育如此，中學(xué)教育也是可以得，比如利用3D打印來進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的演示，讓抽象的數(shù)學(xué)文字變成有趣的模型，有利于提高學(xué)生的積極性，還可以用于中學(xué)教育對學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（3）汽車行業(yè)

3D打印在汽車行業(yè)的運(yùn)用也是很廣泛，用3D打印技術(shù)打印一輛斯特拉提轎車并完成組裝只需44小時。因?yàn)榇蛴〉牧慵梢愿拥膹?fù)雜，材料的機(jī)械性能更好，整車的零件可以變的更少，相較傳統(tǒng)汽車20000多個零件來說可謂十分簡潔。其車身的線條可直接用三維建模軟件畫出，通過3D打印技術(shù)，省去了制造模具的成本。

（4）食品方面

俗話說“民以食為天”，3D打印同樣也滲透到了我們的食品領(lǐng)域，TNO公司還利用豬肉醬打印出特定形狀和尺寸的食品。使用3D 打印還可以將具有一些特殊功能的食品，降低脂肪和卡路里，提高鈣吸收。通過這項技術(shù)，可將一定量的蔬菜、水果、維生素和礦物質(zhì)等功能化合物加入食品配方中混合，打印出營養(yǎng)豐富的產(chǎn)品，使食物的營養(yǎng)和外觀都更加吸引人。因此，3D打印在食品中應(yīng)用，使得在食品生產(chǎn)和生活中制造個性化食品并打印所需的產(chǎn)品成為一種趨勢。

3D打印技術(shù)現(xiàn)在正在不斷地提高，很多很多的領(lǐng)域都在使用，作為一個新型的技術(shù)，現(xiàn)在還是存在一些缺陷：3D打印模具的零件尺寸受限，如果需要很大的零件，3D打印還是很困難。3D打印模具制品的力學(xué)性能難保證，雖然現(xiàn)在可打印的材料很多，但是因?yàn)橹圃斓男枨笕找嬖龃?，質(zhì)量也要求越來越高，有些力學(xué)性能還不能得到滿足。 3D打印技術(shù)在當(dāng)前所能達(dá)到的尺寸精度和表面粗糙度還無法完全滿足精密模具生產(chǎn)的設(shè)計要求，這是也成為限制3D打印技術(shù)在模具生產(chǎn)中的一個關(guān)鍵問題。

4.結(jié)語

當(dāng)前我國正處于社會主義初級階段，主要矛盾為落后生產(chǎn)力和人民日益增長的物質(zhì)文化需求的矛盾，因此，提升我國的綜合生產(chǎn)力便尤為重要。3D 打印技術(shù)從誕生之初至今，已經(jīng)在機(jī)械提高生產(chǎn)力方面有了很大的發(fā)展。它的各種優(yōu)點(diǎn)都促使各個行業(yè)對他的青睞，但是它也是存在一些局限性，這是正是我們應(yīng)該去改進(jìn)的地方，在后面的發(fā)展中，我們應(yīng)該認(rèn)真分析3D打印技術(shù)的利弊，避免盲目跟風(fēng)，提高我國3D打印技術(shù)。

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作者簡介：

劉斌（1999—），男，漢族，四川遂寧，本科，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化。