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1、 国内外3D 打印技术的发展现状一、“3D 打印”技术（一）基本原理。“ 3D 打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速原型制造 ”(Rapid Prototyping & Manufacturing)，是80年代末90年代初在美国开发兴起的一项高新制造技术。【1】“ 3D 打印”技术是在现代 CAD/CAM 技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的，采用材料累加的新成型原理，直接由 CAD 数据打印制成三维实体模型。快速成型系统就像是一台“立体打印机”，不需要传统的刀具、机床、夹具，便可快速而精密地制造出任意复杂形状的新产品样件、模具或模型。【2】3D
2、 打印机原理很简单，每一层的打印过程分为两步，先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散，然后再喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被打印成型。完成后，要处理掉物品周围沾满的粉末，这是可以循环利用的，再涂上增强硬度的胶水。“3D 打印机”与传统打印机最大的区别在于耗材不同后者使用墨粉，前者使用的则是一些可以发生固化反应的材料，如树脂、塑料、陶瓷、石膏、金属等等。例如：助听器生产部门利用3D 打印机扫描患者的耳朵轮廓后复制出合适的助听器。【3】汽车定制公司利用3D 打印机为汽车爱好者提供
3、专门的汽车部件。消费电子产品厂商用3D 打印机来完成对产品功能的设计，以避免在大规模生产后修改设计。医生用3D 打印机来制造实习模型。博物馆用3D 打印机复制真品，以避免参观者损毁真品，等等。（二）发展前景及意义【4】工业化最大的成就是通过机械化实现了规模化大生产。而我们今天的“3D 打印”技术则将规模化大生产可能演变为若干个体，打破集约化生产的传统模式。只要一台3D 打印机，我们就可以在家里生产任何我们需要的东西，而且可以不断变化款式、样式。如今，新的生产方式已经发生了重大改变，传统的生产制造业将面临一次重新“洗牌”。【5】随着各种打印材料（即制造原料）的研制成功，“3D打印”技术已经可以用
4、于生产像珠宝、玩具、工具、厨房用品、衣服之类的东西，甚至可以直接打印人体骨骼、假肢、鲜肉，进行牙齿正畸和数字化种牙，有的还打印出了汽车、飞机零部件。未来我们的模具制造行业、机床行业、玩具行业、轻工产品行业或许都可能被淘汰出局，而取代他们的就是3D 打印机。当然，这需要一个过程，10年或者20年，主要是人们适应和接受新事物的过程，也有产业自身完善成长的过程。二、国内外“3D 打印”技术及产业发展应用情况（一）国内外产业发展情况。“3D 打印”技术的历史由来已久。1986年，美国3D System 公司推出了第一款工业化的“3D 打印”设备，1990年开始销售，短短几年中，形成了巨大的市场，199
5、4年底全球已达900台，到2008年年装机总数就已经达到6000台左右，以指数曲线在上升。【6】3D 打印设备应用的方式有两种：一种是大企业为自己的产品开发服务，如美国三大汽车公司、麦道、IBM、Apple、丰田等都在应用；另一种方式为大学、研究所甚至六、七个人组织的服务机构以一台或数台成型机为中心，开展对中小企业的服务。目前，全球有两家3D 打印机制造巨头，分别为 Stratasys 和3D System，均在美国纳斯达克上市，2011年营业收入分别为1.7亿美元和2.9亿美元。2011年全球3D 打印市场规模17.1亿美元。不过，这一数字仅占全球制造市场的0.02%。【7】我国从1994年
6、开始研究“3D 打印”，北京隆源公司于1995年成功研发了一台 AFS 激光快速成型机，随后华中科技大学也研制出了 SLS 快速成型机。目前国内依托高校成果，对“D 打印”设备进行产业化运作的公司实体主要有：北京殷华（依托于清华大学）、陕西恒通智能机器（依托西安交通大学）、湖北滨湖机电（依托华中科技大学）。这些公司都已实现了一定程度的产业化，部分公司生产的便携式桌面打印机的价格已具备国际竞争力，成功进入欧美市场。另外，一些中小企业成为国外“D 打印”设备的代理商，经销全套打印设备、成型软件和特种材料。【8】还有一些中小企业购买了国内外各类“D 打印”设备，专门为相关企业的研发、生产提供服务。其
7、中，广东省工业设计中心、杭州先临快速成型技术有限公司等企业，设立了“D 打印”服务中心，发挥科技人才密集的优势，向国内外客户提供服务，取得了良好的经济效益。 目前,国内的“3D 打印”主要集中在家电及电子消费品、建筑、教育、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意及文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。据业内人士估计,3D 打印机在国内企业级装机量在400台左右,2010年以来年增速均在70%左右,市场规模超过1亿元。三、制约我国”3D 打印”技术及产业发展应用遇到的瓶颈和问题“3D 打印”技术虽然已有近20年的发展历程，但产业发展仍存在很多困难。一是认识不足。虽然3D 打印机的发展已有数十
8、年，但是对大多数普通人来说，目前“3D 打印”技术还是一个新生事物，很多企业甚至从没听说过还有这种具有“神秘功能”的机器。二是价格不菲。目前，“3D 打印”的耗材非常有限，主要是石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等，消费类的“3D 打印”主要应用的材料为 ABS 和 POA的塑料，不能完全满足工业领域的需求。【9】工业应用的“3D 打印”耗材，特别是金属粉末类耗材，价格非常昂贵，这是制约国内企业使用“3D 打印”技术的原因之一。比如一件飞机零部件，打印这种样品的金属粉末耗材一斤卖价4万元，3D 打印样品至少要卖2万元，而如果采用传统的工艺去工厂开模打样，仅需几千元。【10】目前的3D 打印机除了用
9、来满足个人设计师和普通爱好者的个人3D 打印机之外，其他的工业用3D 打印机均价格不菲，每套大概需要十万美元左右，精度高的甚至达到120万美元。三是工艺尚不完善。【11】由于“3D 打印”工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。四、加快我国“3D 打印”技术及产业发展应用的对策【12】发展“3D 打印”产业，可以提升我国工业领域的产品开发水平，同时有助于攻克技术难关，并且容易形成新的经济增长点，促进就业。参考文献： 1第三次工业革命 J.经济学人（英），2012-4-21. 2王雪莹
10、.3D 打印技术与产业发展的前景分析A. 中国高新技术企业， 2012. 3王红霖.3D 打印技术制造业发展新趋势. 新兴产业，2012. 4同晓荣，盛仲飙 .数据转换算法在喷绘机打印中的应用J. 价值工程，2011（33 ）. 5盛仲飙，同晓荣 .BP 神经网络在曲线拟合中的应用 J.科学技术与工程，2011（28）. 6任晓刚.数字签名在医院电子病历中的应用研究J.信息技术， 2013（01 ）. 7任晓刚，孔庆梅 .后全运会时期高校体育场馆运营模式的探索研究J. 辽宁行政学院学报，2013（04 ）. 8付宏，任晓刚 .微博传播对社会舆论扩散的影响J.新闻战线， 2013（04 ）. 9范新龙，张华 .基于 AJAX 技术的监考系统的研究与实现J. 计算机应用与软件，2011（09 ）. 10张华，刘晓婷，贺耀祖，赵婉霞. 实现精确打印方法探讨J.价值工程，2011 （36 ）. 11李金凤，王象刚.大学生打工利弊谈J.科技信息（科学教研）， 2007（11 ）. 12吕国栋，孟令文.混凝土防腐蚀技术在桥涵工程上的应用J.中国西部科技（学术），2007（07 ）.
