導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇3d打印材料，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關(guān)鍵詞]3d打印技術(shù)；3D打印材料；發(fā)展趨勢(shì)與現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TP334.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）18-0101-01

前言：3D打印，又稱作增材制造，是快速成型技術(shù)的一種。3D打印技術(shù)將信息技術(shù)與工業(yè)制造相結(jié)合，以柔性化的生產(chǎn)方式來(lái)滿足不斷增強(qiáng)的個(gè)性化需求，實(shí)現(xiàn)了制造技術(shù)的革命性突破，被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù)。其方便快捷、能夠提高材料利用率等優(yōu)勢(shì)不斷顯現(xiàn)，與傳統(tǒng)制造的結(jié)合也更加緊密，不斷推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。材料是3D打印的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是當(dāng)前制約3D打印發(fā)展的瓶頸。目前，我國(guó)的3D打印技術(shù)在某些領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平，但在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面與國(guó)外的差距較大，除了產(chǎn)學(xué)研用相脫節(jié)等問(wèn)題，上游原材料制約也是阻礙3D打印產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要原因。文章綜述了3D打印材料的發(fā)展現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了用于3D打印的幾類主要材料，并指出了當(dāng)前3D打印材料發(fā)展所面臨的問(wèn)題及其發(fā)展趨勢(shì)。

1.3D技術(shù)的概述和3D打印材料的介紹

1.1 3D技術(shù)的概述

3D打印技術(shù)最早起源于19紀(jì)末的美國(guó)，于20世紀(jì)80年代得到實(shí)現(xiàn)與發(fā)展。隨著智能制造的進(jìn)一步發(fā)展成熟，3D打印技術(shù)在打印材料、精度、速度等方面都有了較大幅度的提高，新的信息技術(shù)、控制技術(shù)、材料技術(shù)等不斷被廣泛應(yīng)用于制造領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)不同，3D打印技術(shù)是指通過(guò)連續(xù)的物理層疊加，逐層增加材料來(lái)生成三維實(shí)體的技術(shù)，又稱為快速成型技術(shù)或增材制造技術(shù)。3D打印技術(shù)可以在很大程度上提高制作效率和精密程度，可使用的材料種類非常豐富，以生物細(xì)胞為材料可打印出器官、骨骼；以沙子為材料可打印建筑；以玻璃為材料可打印玻璃制品；以金屬為材料可打印機(jī)械零件等。目前，3D打印技術(shù)主要應(yīng)用于產(chǎn)品模型、模具制造、文化創(chuàng)意、航空航天、生物醫(yī)療、藝術(shù)創(chuàng)作以及個(gè)性化定制等領(lǐng)域，為創(chuàng)新開(kāi)拓了廣闊的空間。

1.2 3D打印材料的介紹

3D打印材料是3D打印技術(shù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在某種程度上，材料的發(fā)展決定著3D打印能否有更廣泛的應(yīng)用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等。除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、細(xì)胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印領(lǐng)域得到了應(yīng)用。3D打印所用的這些原材料都是專門針對(duì)3D打印設(shè)備和工藝而研發(fā)的，與普通的塑料、石膏、樹脂等有所區(qū)別，其形態(tài)一般有粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀等。通常，根據(jù)打印設(shè)備的類型及操作條件的不同，所使用的粉末狀3D打印材料的粒徑為1-100μm不等，而為了使粉末保持良好的流動(dòng)性，一般要求粉末要具有高球形度。工程塑料工程塑料指被用做工業(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑料，是強(qiáng)度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優(yōu)的塑料。工程塑料是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一類3D打印材料。

2.3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

2.1 3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

相形之下，我國(guó)3D打印材料發(fā)展起步晚、底子薄，需要加大投入和研發(fā)力度，以適應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展的需要，提高其國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。追本溯源，我國(guó)自20世紀(jì)90年代開(kāi)始3D打印技術(shù)的自主研發(fā)，清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等在3D打印設(shè)備制造技術(shù)和材料技術(shù)等方面進(jìn)行了積極的探索和大膽的嘗試，取得了一定的成績(jī)，部分技術(shù)甚至處于世界領(lǐng)先水平，

2.2 3D打印技術(shù)存在的問(wèn)題

目前，我國(guó)具備生產(chǎn)3D打印材料能力的企業(yè)較少，大部分3D打印材料依賴進(jìn)口，特別是金屬粉末材料嚴(yán)重受制于他國(guó)。這是因?yàn)?D打印對(duì)金屬材料的要求較高，而我國(guó)制造滿足這些要求的金屬材料技術(shù)還不過(guò)關(guān)。此外，與美國(guó)、德國(guó)等3D打印材料技術(shù)比較成熟的國(guó)家相比，我國(guó)3D打印材料質(zhì)量不穩(wěn)定、品種較為單一，部分研發(fā)的實(shí)驗(yàn)材料也依賴進(jìn)口。除此之外，材料成本高昂。3D打印材料制造成本高是目前存在的普遍問(wèn)題。由于3D打印材料種類有限、材料專用性較強(qiáng)、下游應(yīng)用市場(chǎng)還沒(méi)有完全培育起來(lái)，所以現(xiàn)階段3D打印材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，生產(chǎn)成本居高不下。

2.3 解決3D打印技術(shù)問(wèn)題的相應(yīng)措施

3D打印技術(shù)的核心在于材料。如果突破材料對(duì)3D打印技術(shù)的限制，那么3D打印產(chǎn)業(yè)成功實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展將前景可期。目前，我國(guó)3D打印材料產(chǎn)業(yè)雖然處于剛剛起步的階段，材料研發(fā)和應(yīng)用水平與美歐等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有差距，但是，加大對(duì)3D打印用材料的投入和研發(fā)，走獨(dú)立自主的發(fā)展之路，對(duì)我國(guó)搶占新一輪制造業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)意義重大。加強(qiáng)我國(guó)3D打印材料的供給保障。多樣化的材料來(lái)源和穩(wěn)定的材料供給是3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本。加大材料的深度研發(fā)和產(chǎn)學(xué)研合作。3D打印產(chǎn)品的質(zhì)量和特性取決于材料，不僅材料本身種類、成分、特性對(duì)3D打印產(chǎn)品的特性有影響，材料的制造工藝也對(duì)3D打印產(chǎn)品的強(qiáng)度、模量、彈性等功能特性起到?jīng)Q定性作用。推動(dòng)3D打印產(chǎn)業(yè)上下游領(lǐng)域全方位的合作。3D打印材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用必須與3D打印設(shè)備、下游3D打印產(chǎn)品同步進(jìn)行，即加強(qiáng)上下游各個(gè)環(huán)節(jié)的研發(fā)生產(chǎn)合作，帶動(dòng)3D打印材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，方能取得突破性的進(jìn)展。建立完善3D打印材料支持政策和標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期的3D打印材料產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)政府支持和規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是必要的。加大政府對(duì)3D打印配套的材料企業(yè)的政策和資金扶持，對(duì)研發(fā)生產(chǎn)3D打印材料的企業(yè)給予稅收減免或財(cái)政補(bǔ)貼，鼓勵(lì)企業(yè)積極進(jìn)行材料研發(fā)，最終形成3D打印產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)全面覆蓋的局面。

3.結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，3D打印技術(shù)得到了快速的發(fā)展，其實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域逐漸增多。但3D打印材料的供給形勢(shì)卻并不樂(lè)觀，成為制約3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。目前，我國(guó)3D打印原材料缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)有能力生產(chǎn)3D打印材料的企業(yè)很少，特別是金屬材料主要依賴進(jìn)口，價(jià)格高。這就造成了3D打印產(chǎn)品成本較高，影響了其產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。因此，當(dāng)前的迫切任務(wù)之一是建立3D打印材料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，加大對(duì)3D打印材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)和資金支持，提高國(guó)內(nèi)3D打印用材料的質(zhì)量，從而促進(jìn)我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。可以預(yù)計(jì)，3D打印技術(shù)的進(jìn)步一定會(huì)促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)的跨越發(fā)展，使我國(guó)從制造業(yè)大國(guó)成為制造業(yè)強(qiáng)國(guó)。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：3D打??；增材制造；光固化；噴墨；材料噴射

中圖分類號(hào)：T-18 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）19-0014-02

增材制造（Additive Manufacturing），或稱“3D打印”，在近十年得到了快速發(fā)展和應(yīng)用，目前已經(jīng)形成了多種建造三維原型工藝技術(shù)[1]。增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM F2792-12中將增材制造技術(shù)劃分為七大類：粘合劑噴射、直接能量沉積、材料擠出、材料噴射、粉末床熔融、層壓和槽光聚合。其中，材料噴射技術(shù)被定義為，通過(guò)選擇性沉積造型材料微滴實(shí)現(xiàn)的增材制造工藝。較為成熟的材料噴射打印系統(tǒng)為噴墨式3D打印機(jī)，其以按需噴墨方式（drop-on-demand）打印多材料制品[2]。3D噴墨打印主要可以采用熱致相變材料和光固化材料兩類材料作為造型材料進(jìn)行打印。熱致相變材料，如蠟，其加熱后相變?yōu)橐簯B(tài)可以噴墨沉積，而在冷卻后相變?yōu)楣虘B(tài)而成型，先于光固化材料用于3D噴墨打印，然而其存在機(jī)械性能差的缺陷。光固化材料，通過(guò)將可光固化液態(tài)組合物噴墨沉積后光照固化實(shí)現(xiàn)快速成型，其打印精度和材料表面平滑度，制品色彩豐富度優(yōu)勢(shì)突出[3]。另外，在構(gòu)建凹槽等特殊三維結(jié)構(gòu)時(shí)，3D噴墨打印中除構(gòu)建原型的造型材料外一般還需要支撐材料支撐成型體。在光固化3D噴墨打印中一般使用水溶性聚合物或蠟作為支撐材料，其可分別通過(guò)水洗和熱熔除去[4]。本文試通過(guò)對(duì)光固化3D噴墨打印用材料相關(guān)專利分析，對(duì)該材料專利技術(shù)發(fā)展和演變過(guò)程進(jìn)行梳理，對(duì)重點(diǎn)專利進(jìn)行解析說(shuō)明。

經(jīng)分析認(rèn)為，最早采用材料噴射機(jī)理可見(jiàn)于美國(guó)德州儀器公司的專利US5260009，其中已經(jīng)提出了材料噴射打印的基本工藝：a、選擇沉積第一材料（即造型材料）并固化構(gòu)建原型首層；b、進(jìn)一步沉積第二材料（即支撐材料）使其包覆a固化材料；c、對(duì)b步沉積層平整化；d、在平整化層上選擇沉積第一材料構(gòu)建原型下一層；e、重復(fù)b-d步驟；f、選擇移去第二材料；同時(shí)也提出了除去支撐材料的兩種基本方式--即采用融化或者溶劑洗滌，以及蠟作為造型材料的選擇。

美國(guó)Solidscape公司（當(dāng)時(shí)稱為“Sanders Prototype”公司，2011年被美國(guó)Stratasys收購(gòu)）在其專利US5506607中對(duì)上述方案進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)帶有控制器的裝載設(shè)備使噴墨頭等打印部件在三維方向精確移動(dòng)，并于1994年推出采用蠟材料噴墨沉積的3D打印機(jī)。隨后，美國(guó)3D Systems公司也加入蠟材料噴墨打印機(jī)的研發(fā)，在其專利US6133355中提出了采用含有低收縮聚合物、石蠟、微晶蠟、強(qiáng)化聚合物和增塑劑構(gòu)成3D噴墨打印材料，由此減少制備過(guò)程中材料由于收縮、固化等因素而導(dǎo)致的變形問(wèn)題，同時(shí)，該公司也在1996年和1999年分別推出了沉積蠟材料噴墨打印設(shè)備Actua 2100和Thermjet。上述時(shí)期（1990-1999年）僅僅是3D噴墨打印的研究開(kāi)端，其使用材料基本還局限于蠟或含蠟材料，不過(guò)研究者已經(jīng)意識(shí)到對(duì)于該材料存在的機(jī)械性能不佳問(wèn)題：如3D Systems公司在上述專利提出進(jìn)一步加入活性成分以在成型后固化加強(qiáng)。延續(xù)上述思路，美國(guó)溫太克公司在其專利US6476122提出的選擇性沉積材料中加入了可光固化組分，并指出后固化后提高了機(jī)械性能。需要注意的是，雖然上述探索采用了光固化組分，但其僅作為助劑輔助增強(qiáng)，主材料依然是蠟材料。

進(jìn)入2000年，以色列Object Geometries公司（該公司已與Stratasys公司合并）推出采用光固化材料的噴墨打印機(jī)PolyJet，其采用紫外可固化聚合物噴墨沉積后光固化實(shí)現(xiàn)每層打印，即其固化并不依賴蠟的相變而依靠光固化反應(yīng)。其專利US6569373提出了基本的光固化噴墨組合物框架：造型材料包括反應(yīng)性組分、光引發(fā)劑、表面活性劑和穩(wěn)定劑；支撐材料包括非反應(yīng)性和低毒化合物、表面活性劑和穩(wěn)定劑，并且在室溫下具有50cps以上粘度而在噴墨溫度下具有20cps以下粘度，同時(shí)能夠在水/堿液/酸液中溶脹除去，此外還提出了在支撐材料中添加如碳酸氫鈉等可產(chǎn)氣組分，以在溶脹時(shí)產(chǎn)生氣體加速支撐材料除去。幾乎與此同時(shí)，3D Systems公司也開(kāi)始了光固化材料噴墨打印探索，但其采用不同思路構(gòu)建材料組合物――即，未摒棄蠟材料，而是將蠟材料作為光固化材料中相變助劑使用，如其專利US6841589中采用氨基甲酸酯蠟配合紫外可固化丙烯酸酯樹脂等組分作為紫外可固化噴墨材料，其中氨基甲酸酯蠟起到使材料在噴墨后相變?yōu)榉橇鲃?dòng)態(tài)的作用，由此使得打印面平整；并在隨后另一項(xiàng)專利US7176253中提出采用具有50-65℃熔點(diǎn)和45-55℃凝固點(diǎn)的脂肪醇和松香酯作為相變支撐材料，其可通過(guò)熱流體（油、水）除去。

如前所述，Object Geometries/Stratasys和3D Systems在研究初期已經(jīng)呈現(xiàn)出兩種不同的研發(fā)思路：前者傾向采用組分調(diào)節(jié)造型材料粘度同時(shí)采用水溶性支撐材料，后者傾向利用蠟材料控制造型材料流動(dòng)性同時(shí)采用相變支撐材料。按照上述兩種思路，以上述兩公司繼續(xù)分別對(duì)其材料進(jìn)行了優(yōu)化。

Object Geometries/Stratasys：在造型材料組分進(jìn)行優(yōu)化方面，在其專利US7851122中提出選擇其聚合物Tg高于60℃（甲基）丙烯酸類單官能單體和其聚合物Tg低于40℃的（甲基）丙烯酸類多官能低聚物配合作為噴墨光固化組合物。在此基礎(chǔ)上，其專利US8106107提出引入納米填料以減少聚合或冷卻過(guò)程的收縮，起到例如減少熱膨脹系數(shù)，增加強(qiáng)度，增加耐熱性，減少成本和/或調(diào)節(jié)流變性的作用；另外，專利US8481241指出，加入丙烯酸酯化硅低聚物，能夠促使組合物固化時(shí)產(chǎn)生相分離，由此的相分離能夠改善材料耐沖擊強(qiáng)度。此外，光可固化材料在噴墨時(shí)由于加熱可能由于固化而堵塞噴頭，而陽(yáng)離子聚合不能被氧抑制且會(huì)被加熱加速，因此在使用陽(yáng)離子聚合的材料時(shí)如此的堵塞問(wèn)題會(huì)更嚴(yán)重，為此專利申請(qǐng)CN104487221中提出將陽(yáng)離子光聚合組分和陽(yáng)離子光引發(fā)劑分別噴墨沉積的噴墨方式抑制上述問(wèn)題。此外，由于需要使用水除去支撐材料，而造型材料可能在此過(guò)程中溶脹而變形，不能保證加工精度，專利申請(qǐng)CN103189187中提出以材料特定加權(quán)平均參數(shù)保證材料不會(huì)因吸水或吸濕溶脹變形。在支撐材料方面，該公司專注于提高支撐材料強(qiáng)度和易除去性，早期專利US6863859中嘗試了如聚乙二醇和聚丙二醇三嵌段聚合物，利用其隨溫度變化而產(chǎn)生可逆凝膠而作為支撐部分，并在凝膠點(diǎn)以下由凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w而易于通過(guò)水除去。在隨后的專利US9138981中，篩選發(fā)現(xiàn)，支撐材料組合物中，以1，8-辛二醇配合聚乙二醇能夠具有更低的高溫粘度，并且易于水洗除去。在其近期專利申請(qǐng)WO2016/142947中提出，采用聚醚接枝硅樹脂部分替代支撐材料組合物中的聚烷基醇，在同等粘度情況下，材料的水溶速率、水溶去除速率更快，力學(xué)性能也更優(yōu)。

3D Systems：在對(duì)造型材料優(yōu)化中，發(fā)現(xiàn)打印部件在加熱或水處理工藝等工序后會(huì)變白原因在于打印部件中蠟組分向表面遷移，并且熱水加劇了遷移速率，其專利US8980406提出造型材料中均采用可以反應(yīng)的蠟而不采用非反應(yīng)活性蠟，由此能夠避免蠟的遷移，進(jìn)而保證打印部件不會(huì)因水處理變白。另外，專利申請(qǐng)WO2016/085863中，為改善模型材料的斷裂伸長(zhǎng)、拉伸強(qiáng)度提出造型材料中加入液體彈性體，具體采用丁二烯-丙烯腈共聚物。此外，美國(guó)施樂(lè)公司專利CN101665040提出在造型材料中加入凝膠劑，以強(qiáng)化造型材料在常溫和噴墨溫度時(shí)的粘度突變。并且該公司在隨后繼續(xù)對(duì)凝膠劑進(jìn)行改進(jìn)，以使其在更窄溫度范圍發(fā)生更顯著的粘度突變，如專利申請(qǐng)US2014/0213682提出二氨基甲酸酯凝膠劑、專利申請(qǐng)US2015/0283758采用脆性結(jié)晶小分子化合物和無(wú)定型高分子混合作為凝膠劑。

目前，Stratasys公司和3D Systems公司光固化3D噴墨打印設(shè)備已經(jīng)成為市場(chǎng)主流產(chǎn)品。隨著應(yīng)用需求的不斷拓展，對(duì)于其所用材料的研發(fā)還將持續(xù)，推測(cè)未來(lái)的研發(fā)方向至少包括如下幾方面：（1）加強(qiáng)造型材料的力學(xué)性能；（2）優(yōu)化支撐材料去除速率；（3）適應(yīng)未來(lái)更高精度和彩色打印要求；（4）避免材料阻塞打印噴頭。

參考文獻(xiàn)：

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3D打印機(jī)不是我們爺爺一代所用的菊輪打印機(jī)，也不是爸爸一代所用的熱敏點(diǎn)陣打印機(jī)。事實(shí)上，3D打印機(jī)和今天用來(lái)打印文檔、照片的打印機(jī)沒(méi)有任何相似之處。所謂“物如其名”，3D打印就是用不同的材料，打印出三維立體的東西。3D打印正在成為主流，美國(guó)的主要零售商，如史泰博、百思買和家得寶都在出售3D打印機(jī)。在亞馬遜網(wǎng)站上，大家可以買到各種3D打印機(jī)和打印所需的材料。

盡管目前，3D打印機(jī)還只是技術(shù)嘗鮮者的玩意兒，但未來(lái)它可能會(huì)出現(xiàn)在企業(yè)辦公桌上、錄音室里、廚房間甚至客廳里。

什么是3D打印

首先，我們要搞清楚3D打印的概念。3D打印就是用材料逐層鋪設(shè)，以形成三維物體的制造方法。3D打印使用不同的材料和技術(shù)，但通性是將包含三位數(shù)據(jù)的數(shù)字內(nèi)容，打印成真實(shí)存在的物理物體。

3D打印就是印刷嗎

3D打印就是印刷，盡管它和傳統(tǒng)意義上的印刷并不一樣?！坝∷ⅰ钡膶?duì)象多是印刷品、出版物和照片，而且多數(shù)有模板。而3D打印是“從零開(kāi)始”的技術(shù)，是將數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)造成真的東西。但從技術(shù)的角度來(lái)看，3D打印就是傳統(tǒng)印刷，只不過(guò)傳統(tǒng)印刷的材料是墨水，而且多數(shù)只有一層。3D打印的不同之處在于，需要一層一層地鋪設(shè)材料。

3D打印的原理

和傳統(tǒng)打印機(jī)一樣，3D打印也需要應(yīng)用到多種技術(shù)。其中，最常見(jiàn)的就是大家都知道的熔融沉積成型（FDM），也被稱為熔融長(zhǎng)絲制造（FFF）。這種情況下，丙烯腈、聚乳酸（PLA）或其他熱塑性材料被熔化，通過(guò)加熱的噴嘴噴射出來(lái)，按層排列就緒。1992年，Stratasys在IBM的幫助下發(fā)明了第一臺(tái)商用3D打印機(jī)，和其他面向消費(fèi)者、愛(ài)好者和學(xué)校的3D打印機(jī)一樣，它使用了FDM-Stratasys公司發(fā)明的專業(yè)術(shù)語(yǔ)。

在以光固化技術(shù)為基礎(chǔ)的3D打印機(jī)中，紫外激光照射到對(duì)紫外線敏感的光致聚合物上，從而產(chǎn)生物體的剖面層。將每一個(gè)剖面層堆積并且粘合在一起，就能組成想要的成品。而光學(xué)處理（DLP）3D打印是將液體聚合物暴露在數(shù)字光處理投影儀的光照之下，一層層地使聚合物層變硬，直到對(duì)象物體形成，剩余的液體聚合物被排出。

多嘴噴射成型3D打印機(jī)類似噴墨式3D打印機(jī)，它將彩色、粘膠式粘合劑噴射到連續(xù)的粉末層中。這是速度最快的3D打印方法，也是少數(shù)支持多色打印的3D打印技術(shù)。

選擇性激光燒結(jié)（SLS）利用高能激光熔合塑料、金屬、陶瓷或玻璃顆粒。物品被打印出來(lái)后，剩余的材料被回收。而電子束熔煉（EBM）利用電子束熔化一層又一層的金屬粉末。這種技術(shù)下最常用的材料是鈦，用來(lái)打印醫(yī)療植入物和飛機(jī)零件。

根據(jù)不同的技術(shù)，3D打印機(jī)使用不同的材料，如金屬（不銹鋼、焊錫、鋁、鈦）、塑料和聚合物（包括塑料與金屬、木材和其他材料制成的復(fù)合材料）、陶瓷、石膏、玻璃甚至是食品如奶酪、冰塊和巧克力。

誰(shuí)發(fā)明的3D打印

上世紀(jì)80年代中期，查爾斯?赫爾利用光固化技術(shù)，發(fā)明了世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)。在當(dāng)時(shí)，光固化是非常昂貴的新商業(yè)技術(shù)，基于該技術(shù)的機(jī)器成本往往在10萬(wàn)美元以上。

1986年，赫爾成立3D Systems公司，該公司銷售多種3D打印機(jī)，覆蓋各種類別，包括入門級(jí)3D打印套裝和針對(duì)企業(yè)用戶的先進(jìn)3D打印系統(tǒng)。

3D打印的優(yōu)勢(shì)

在3D打印技術(shù)的幫助下，設(shè)計(jì)師能夠快讀將自己的設(shè)計(jì)打印成3D模型或原型，然后對(duì)不滿意之處進(jìn)行修改。有了3D打印技術(shù)，產(chǎn)品制造商就可以按需生產(chǎn)，無(wú)需大量?jī)?chǔ)備庫(kù)存，就能減少倉(cāng)儲(chǔ)空間、控制成本和浪費(fèi)。偏遠(yuǎn)地區(qū)的人，可以用3D打印機(jī)打印出需要但無(wú)法及時(shí)購(gòu)買到的物品。

從現(xiàn)實(shí)的觀點(diǎn)來(lái)看，3D打印技術(shù)還能夠幫助節(jié)省資金和減少材料浪費(fèi)，這對(duì)制造業(yè)將產(chǎn)生革命性影響。另外，當(dāng)3D打印技術(shù)真正地成熟并普及之后，消費(fèi)者只要在家中就能打印出復(fù)雜的3D對(duì)象，如電子設(shè)備。

3D打印機(jī)能做什么

最初設(shè)計(jì)師用3D打印機(jī)打印產(chǎn)品模型和原型，不過(guò)，現(xiàn)在越來(lái)越多的設(shè)計(jì)師開(kāi)始用3D打印機(jī)制作最終產(chǎn)品，如鞋子、家居、首飾、工具、三腳架、禮物和新奇的玩具。

汽車和航空公司用3D打印機(jī)打印零部件，藝術(shù)家用3D打印機(jī)創(chuàng)作雕像，建筑師用3D打印機(jī)制作模型，考古學(xué)家用3D打印機(jī)修復(fù)文物，古生物學(xué)家用3D打印機(jī)復(fù)制恐龍骨骼化石。

醫(yī)生和醫(yī)療技術(shù)人員用3D打印機(jī)制作假肢、助聽(tīng)器、人造牙齒、骨移植物、器官、腫瘤副本，以及病人的體內(nèi)構(gòu)造。最近的例子是蘇丹暴力事件受害者丹尼爾，裝上了3D打印假肢手臂和手。與此同時(shí)，3D打印人體器官（如腎臟和血管）已在研發(fā)之中。

食品制作是3D打印的另一項(xiàng)應(yīng)用，我們也許可以用液體或糊狀材料，打印出奶酪、冰塊和巧克力。法國(guó)烹飪學(xué)院用自主開(kāi)發(fā)的3D打印機(jī)制作有藝術(shù)感的美食，麻省理工學(xué)院打造了被稱為“Cornucopia”的3D打印機(jī)，MASA也在研究用3D打印機(jī)打印披薩之類的食物。目前，已有一些3D打印機(jī)制造商公布或推出了食用3D打印機(jī)。

什么是3D打印服務(wù)

沒(méi)有3D打印機(jī)也能享受3D打印服務(wù)，一些3D打印服務(wù)提供商，如Shapeways和Sculpteo，用自己的3D打印機(jī)制作禮品等小物品，然后交付到舊客戶手中，客戶向它們傳達(dá)自己的要求，它們根據(jù)這些要求進(jìn)行制作。多數(shù)3D打印服務(wù)都有在線目錄，上面列舉了自己可以制作的物品。

最近，史泰博宣布在一些門店和網(wǎng)上推出3D打印服務(wù)，UPS也在其中一些營(yíng)業(yè)點(diǎn)提供類似的服務(wù)。

3D打印需要怎樣的軟件

幾乎所有3D打印機(jī)都支持STL格式文件，這種格式的文件在任何CAD軟件上都能完成，比較有代表性的CAD軟件有需要付費(fèi)的AutoCAD，或免費(fèi)開(kāi)源的谷歌SketchUp和Blender。如果不想自己制作3D打印文件，也可以到MakerBot Thingiverse之類的3D對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)里下載和打印。

多數(shù)3D打印機(jī)都有與之配套的軟件套件，3D打印機(jī)制造商會(huì)附贈(zèng)磁盤或提供下載，從里面可以得到想要的一切。3D打印機(jī)的配套軟件里通常包括控制打印機(jī)的軟件，用來(lái)控制打印、分層材料、分辨率等可能會(huì)影響到最終成品的因素。當(dāng)然，有些打印機(jī)也支持單獨(dú)下載某一款管理程序，而非整個(gè)套件。

3D打印的未來(lái)

商用3D打印早已被應(yīng)用，但尚未普及，不過(guò)這種情況在未來(lái)幾年內(nèi)就會(huì)改變。不久之后，在車間里、辦公桌上、書房里甚至廚房中，都能看到3D打印機(jī)的身影。3D打印也許不會(huì)普及至每家每戶，但對(duì)那些擁有了3D打印機(jī)的人來(lái)說(shuō)，它將成為不可缺少的內(nèi)容。

現(xiàn)在，3D打印機(jī)只能用簡(jiǎn)單的材料打印出簡(jiǎn)單的東西。慢慢地，我們會(huì)看到用多種材料、復(fù)合材料打印出來(lái)的復(fù)雜物品。今天，遙控器沒(méi)電了可以換電池。明天，遙控器沒(méi)了直接打印一個(gè)就行。

另外，正如大家所料，3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域也會(huì)有更多的應(yīng)用。美國(guó)航空航天局（NASA）正在國(guó)際空間站上試驗(yàn)3D打印機(jī)。最終，宇航員將能用3D打印機(jī)打印出自己在火星或其他星球上的棲息地。為了拯救阿波羅13號(hào)，宇航員死于一氧化碳窒息。美國(guó)宇航局也許需要找到能自制工具的方法。如果有了3D打印機(jī)，就有可能在幾分鐘內(nèi)輕易解決這個(gè)問(wèn)題。同樣，南極基地的工作人員再也不需要等待6個(gè)月后的下一次補(bǔ)給，就能用3D打印機(jī)打印出需要的東西。還有3D打印假肢，3D打印助聽(tīng)器，3D打印牙套，等等。

3D打印技術(shù)也許還處于起步階段，但對(duì)這一新技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)呈現(xiàn)出爆炸式增長(zhǎng)，就像20世紀(jì)70年代末的PC一樣。而科技的發(fā)展總有出人意料之處，今天我們推測(cè)3D打印將在這些領(lǐng)域有所作為，未來(lái)3D打印或許會(huì)拓展出更廣闊的發(fā)展空間。就像當(dāng)初，誰(shuí)能想到PC竟能發(fā)展成今天這個(gè)水平呢？當(dāng)然，3D打印對(duì)人類社會(huì)的影響也許不會(huì)如PC那般深遠(yuǎn)，但它確實(shí)具備改造制造行業(yè)甚至是消費(fèi)方式的潛力。

篇4

【關(guān)鍵詞】3D打印 分布式智造 電力應(yīng)用

2015年2月28日，工信部、發(fā)改委、財(cái)政部聯(lián)合《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015-2016年）》，從政策層面為國(guó)內(nèi)3D打印發(fā)展指明方向。2015年“兩會(huì)”期間總理在政府工作報(bào)告當(dāng)中提出了要實(shí)施《中國(guó)制造2025》，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、智能轉(zhuǎn)型、強(qiáng)化基礎(chǔ)、綠色發(fā)展，加快從制造大國(guó)轉(zhuǎn)向制造強(qiáng)國(guó)。而《中國(guó)制造2025》的核心就是信息技術(shù)與制造業(yè)融合，以推進(jìn)智能制造為主攻方向。而“互聯(lián)網(wǎng)+3D打印”的的應(yīng)用與結(jié)合是為實(shí)現(xiàn)智能制造、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、萬(wàn)眾創(chuàng)新提供的最佳服務(wù)平臺(tái)。3D打印在電力行業(yè)的應(yīng)用受限于材料、建模、打印機(jī)各方面，尤其是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的缺失，良好的應(yīng)用模式和平臺(tái)，將促進(jìn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

1 電力3D智造云平臺(tái)

所謂“得平臺(tái)者得天下”。我們身邊的電子商務(wù)，開(kāi)放平臺(tái)，就是平臺(tái)化模式的有利證明，在已然成型的新型商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中占得一席之地，將來(lái)必能掌握核心控制力?；诨ヂ?lián)平臺(tái)，平臺(tái)提供方將會(huì)掌控控制權(quán)。產(chǎn)品本身會(huì)隨著時(shí)間而變得不是那么很總要，但是基于契約性質(zhì)的互聯(lián)3D打印平臺(tái)將會(huì)促使按需制造產(chǎn)品的有效商業(yè)化，在3D打印中最具價(jià)值的設(shè)計(jì)就是3D圖紙，因?yàn)樗请娮影娴?，易于分享，而且在逆向工程中?D掃描設(shè)施將能夠掃描產(chǎn)品獲取其設(shè)計(jì)信息。在這個(gè)平臺(tái)上，這個(gè)圖紙可以被修改，原材料提供方通過(guò)此平臺(tái)跟蹤和購(gòu)買相關(guān)產(chǎn)品，客戶可以通過(guò)這個(gè)平臺(tái)下達(dá)訂單。同樣，如果作為平臺(tái)控制者，我可以將打印任務(wù)和設(shè)計(jì)任務(wù)外包給平臺(tái)之外的人員，所有的活動(dòng)，都是圍繞這個(gè)平臺(tái)來(lái)進(jìn)行交易。那么，針對(duì)這個(gè)平臺(tái)的所有者，可以通過(guò)控制或者重定向“交易流”來(lái)影響價(jià)格，故擬提出“平臺(tái)化3D打印服務(wù)”的應(yīng)用模式。

3D打印的核心要素就是3D設(shè)計(jì)，打印材料（包括支撐材料），打印設(shè)備，對(duì)于電網(wǎng)應(yīng)用而言，我們很少能夠涉及到打印材料（包括支撐材料），打印設(shè)備等方向。我們的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)該放在3D設(shè)計(jì)以及3D打印服務(wù)上，才能高效的應(yīng)用3D打印技術(shù)。3D打印產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)較少，這也是其有別于傳統(tǒng)制造業(yè)的地方。打印原材料和打印設(shè)備是最重要的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，為3D打印提供基礎(chǔ)設(shè)備和產(chǎn)品成型原料，這兩項(xiàng)是決定產(chǎn)品的重要因素；方案提供商是3D打印流程的實(shí)現(xiàn)者，提供設(shè)計(jì)到成型全程的運(yùn)營(yíng)服務(wù)。

1.1 電力企業(yè)上下游

這種模式體現(xiàn)為，每個(gè)設(shè)備提供商都可以往這個(gè)平臺(tái)提供設(shè)備的設(shè)計(jì)文件，電網(wǎng)公司可以在這個(gè)平臺(tái)上參與評(píng)審選擇適合自己生產(chǎn)環(huán)境的設(shè)計(jì)，然后將設(shè)備打印出來(lái)。我們不能說(shuō)是電網(wǎng)企業(yè)在其中能顛覆整個(gè)電力設(shè)備制造行業(yè)，但是能影響并起主導(dǎo)作用。平臺(tái)化3D打印服務(wù)在其中扮演的角色就是一個(gè)“設(shè)備商”的角色，但是他并不是去具體的物理設(shè)備，而是要物理設(shè)備的“電子藍(lán)圖”。

同時(shí)，他也扮演著“設(shè)備制造商”的角色，通過(guò)“電子藍(lán)圖”商采購(gòu)到的設(shè)計(jì)，這個(gè)平臺(tái)可以制造出具體的物理設(shè)備，而且這個(gè)設(shè)備是最適合電網(wǎng)企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的。

1.2 電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部

應(yīng)用行業(yè)能關(guān)注的3D打印的核心要素就是設(shè)計(jì)和打印設(shè)備。對(duì)應(yīng)用行業(yè)而言，快速的設(shè)計(jì)需要專業(yè)的設(shè)計(jì)人員，培養(yǎng)這一批專業(yè)的設(shè)計(jì)人員需要耗費(fèi)的成本不是小數(shù)目。同樣的，目前的3D打印設(shè)備成本較高，還不是消費(fèi)級(jí)的能適用于工業(yè)級(jí)的階段，因此集中的3D打印設(shè)備采購(gòu)和維護(hù)能較大的較低電網(wǎng)企業(yè)的成本。因此，在電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部，平臺(tái)化3D打印服務(wù)扮演的不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的“互聯(lián)平臺(tái)”，更多的是成本的控制臺(tái)。這里的設(shè)計(jì)人員可以是電網(wǎng)企業(yè)下屬（分）公司的專業(yè)人員（可以使用3D掃描儀），也可以是這個(gè)平臺(tái)的維護(hù)人員和設(shè)計(jì)人員，也就是說(shuō)，這種模式體現(xiàn)為一種設(shè)計(jì)人員的集中。

另外，我們知道，3D打印離不開(kāi)打印材料，那么，3D打印材料的采購(gòu)也是我們需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，因此打印材料首先要滿足工業(yè)生產(chǎn)需要，其次要滿足成本效益比。因此，平臺(tái)化3D打印服務(wù)扮演的另外一個(gè)非常重要的角色就是“材料采購(gòu)”。材料采購(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，從材料的特性分析，到材料供應(yīng)商對(duì)比，最后到材料的下單采購(gòu)，都需要精確控制。在這個(gè)平臺(tái)化服務(wù)上，你可以找到你想要的3D打印材料的特性分析，你也可以找到相關(guān)的供應(yīng)商，甚至于，這個(gè)采購(gòu)流程也是電網(wǎng)公司相關(guān)的采購(gòu)流程的一部分，可以和現(xiàn)有系統(tǒng)融合在一起，從選型到采購(gòu)，滿足一站式服務(wù)。

2 3D智造云平臺(tái)功能概覽

從上面的分析，我們可以基本上囊括了，3D智能云平臺(tái)的整個(gè)業(yè)務(wù)流程，圖1是對(duì)上面分析的概覽。

整體上來(lái)看，3D智造云平臺(tái)主要是搭建具有雙重性質(zhì)的3D打印服務(wù)平臺(tái)，主要是打造3D打印云工廠和對(duì)3D打印設(shè)計(jì)者資源的整合。3D打印云工廠是指整合3D打印設(shè)備和服務(wù)資源為平臺(tái)用戶提供打印服務(wù)，設(shè)備生產(chǎn)或服務(wù)商入住智造云平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)直接接受用戶服務(wù)需求進(jìn)行“生產(chǎn)”。在整合設(shè)計(jì)師資源方面，智造云平臺(tái)配備專業(yè)的設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì)和模型庫(kù)，從用戶的自身設(shè)計(jì)、個(gè)人的創(chuàng)意想法及具體的實(shí)際情況出發(fā)，進(jìn)行深度的切合用戶的需求，協(xié)助用戶找到最適合實(shí)用的模型，為用戶和設(shè)計(jì)師提供一個(gè)可行的個(gè)性化定制平臺(tái)；提供模型資源的愛(ài)好者也可以從平臺(tái)獲得積分或者其他獎(jiǎng)勵(lì)。利用優(yōu)秀的平臺(tái)簽約設(shè)計(jì)師的帶動(dòng)作用，可以啟動(dòng)在線教育模塊和在線交流社區(qū)的不同細(xì)分板塊，啟動(dòng)在線設(shè)計(jì)培訓(xùn)課程及設(shè)計(jì)師粉絲團(tuán)的組建。同時(shí)，平臺(tái)應(yīng)建立品牌設(shè)備銷售的電商和服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)電商平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)客戶服務(wù)模塊有效對(duì)接，客戶資源共享，做好售前售中和售后的跟蹤服務(wù)。

3 結(jié)論

3D打印在企業(yè)級(jí)的應(yīng)用受限于打印材料和3D打印機(jī)的綁定，同時(shí)在行業(yè)中沒(méi)有形成標(biāo)準(zhǔn)，不同于3D打印用于個(gè)性化制造和驗(yàn)證型的應(yīng)用，在行業(yè)應(yīng)用中，需要從材料、設(shè)計(jì)、打印、后期加工處理都要符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此，3D智造云平臺(tái)能推動(dòng)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，同時(shí)3D打印目前在成本、性能、效率上還不能與傳統(tǒng)制造相比，因此，文中提出的分布式3D智造云平臺(tái)，在成本和效率上能為行業(yè)引入3D打印提供有力支持。

作者單位

篇5

如果評(píng)選近一段時(shí)間最受關(guān)注的科技熱詞的話， 3D打印無(wú)疑就是其中之一。這個(gè)被英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志稱為“將帶來(lái)第三次工業(yè)革命”的數(shù)字化制造技術(shù)，既可以打印出飛機(jī)零件、賽車、手槍，又可以打印巧克力、食品和人體器官等。這一切似乎都在表明，3D打印改變傳統(tǒng)制造業(yè)和我們的生活只是時(shí)間問(wèn)題了。然而，事實(shí)果真如此嗎？

就像蠶吐絲結(jié)繭

對(duì)于3D打印機(jī)的工作原理，有一個(gè)形象的比喻──吐絲結(jié)繭。

3D打印機(jī)，顧名思義，用它打印出來(lái)的物品并非平面的紙張，而是一個(gè)立體固態(tài)物體。首先將一項(xiàng)設(shè)計(jì)物品通過(guò)3DCAD（3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）軟件轉(zhuǎn)化為3D數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層分切打印。在打印過(guò)程中，層層打印出來(lái)的切片會(huì)不斷疊加，最終形成一個(gè)完整的立體物品。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，3D打印就相當(dāng)于做“加法”。

對(duì)于3D打印機(jī)的工作原理，有一個(gè)形象的比喻——吐絲結(jié)繭。蠶吐出很細(xì)的絲，一層一層把自己包裹起來(lái)，就形成了一個(gè)“立體”的繭。雖然目前材料和工藝不一樣，但3D打印的基本原理都是根據(jù)要打印的物體形狀，通過(guò)一層層地堆積而成。比如塑料材質(zhì)，就是將塑料加熱后，形成塑料絲，然后將塑料絲一層一層地堆起來(lái)，就形成了三維物品；還有一種是用激光照射光敏樹脂或者金屬粉末，形成固體后堆積起來(lái)變成三維物品。

清華大學(xué)教授、中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席顧問(wèn)顏永年指出，傳統(tǒng)的工業(yè)制造方法多是減材制造，即在整塊材料的基礎(chǔ)上去除多余部分，將剩下的部分制成產(chǎn)品。而作為“增材制造”的3D打印技術(shù)，則是按照設(shè)計(jì)圖，精確制出每一層平面后再進(jìn)行累加，所以在生產(chǎn)過(guò)程幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何廢棄物。

“增材制造”，是與傳統(tǒng)制造業(yè)的“減材制造”對(duì)應(yīng)的，這種技術(shù)依據(jù)物體的三維模型數(shù)據(jù)，通過(guò)成型設(shè)備以材料累加的方式，制成實(shí)物模型?！斑@就像蓋房子，一層層往上壘磚砌墻，只不過(guò)用的不是方磚水泥，而是工程塑料、粉末、尼龍、光敏樹脂甚至是金屬、陶瓷等不同的材料。” 顏永年說(shuō)。

顏永年介紹，3D打印技術(shù)主要包括4種類型：微滴噴射（FDM）、激光固化（SL）、激光燒結(jié)（SLS）和激光熔化（SLM）。其中，微滴噴射主要適用于生物制造；激光燒結(jié)因?yàn)槟軌虼蛴★w機(jī)等高端產(chǎn)品上的關(guān)鍵金屬零件為國(guó)防做出貢獻(xiàn)，而在1999年被美國(guó)評(píng)為“最具創(chuàng)造力的技術(shù)”，它和激光熔化的主要優(yōu)勢(shì)在于快速成型較高強(qiáng)度的金屬模具。“后來(lái)又衍生的很多技術(shù)都是在這四大類技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，基本工作原理都是逐層增加材料，最終形成物件，因此，這些技術(shù)都被通俗地稱作3D打印?！?/p>

這不是一個(gè)新概念

雖然時(shí)下3D打印被人們炒得不亦樂(lè)乎，但它卻并非什么新概念。

雖然時(shí)下3D打印被人們炒得不亦樂(lè)乎，但它卻并非什么新概念。3D打印誕生于上世紀(jì)80年代，被稱為“上上個(gè)世紀(jì)的思想，上個(gè)世紀(jì)的技術(shù)，這個(gè)世紀(jì)的市場(chǎng)”，迄今已有20多年的歷史。早在1986年，美國(guó)科學(xué)家Charles Hull就發(fā)明出世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)。20世紀(jì)90年代初，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）獲3D印刷技術(shù)專利，很快MIT和3D系統(tǒng)公司就各自開(kāi)發(fā)了三維打印系統(tǒng)，隨后ZCorp、Objet Geometries和Stratasys 也把以疊層制造技術(shù)為基礎(chǔ)的3D打印產(chǎn)品推向了市場(chǎng)。如今，MIT和3D系統(tǒng)在3D打印領(lǐng)域依然保持著領(lǐng)導(dǎo)者地位。

過(guò)去20多年間，3D打印技術(shù)已廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，如汽車、航空、電子、醫(yī)療設(shè)備、牙科器械、玩具、家具制造、建筑、藝術(shù)和時(shí)尚等。

英國(guó)埃克塞特大學(xué)研究人員制作了一款以巧克力為原料的3D打印機(jī)，可以用來(lái)打造屬于自己獨(dú)一無(wú)二的個(gè)性巧克力；中國(guó)杭州的雕塑家李慶華利用3D打印技術(shù)，復(fù)原了在時(shí)光侵蝕中變得破敗不堪的山西天龍山石窟造像群；荷蘭設(shè)計(jì)師艾瑞斯·凡·赫龐將3D打印技術(shù)與手工制作完美結(jié)合，使用錦綸打造出了傳統(tǒng)制造方式難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜藝術(shù)品；而在醫(yī)療方面，除了3D打印的機(jī)械手臂，還有患者在荷蘭接受了世界上首例由3D打印技術(shù)制作的人工下頜骨移植手術(shù)。

讓“紙上畫餅”成真的3D打印鮮肉技術(shù)也并非異想天開(kāi)：雖然研究人員早就掌握了實(shí)驗(yàn)室培育人造肉的技術(shù)，但只是在營(yíng)養(yǎng)成分上接近肉，真實(shí)外觀和口感還相差甚遠(yuǎn)。有了3D打印技術(shù)的幫助，用微小的人造血管構(gòu)造一塊肉的立體框架，再在血管之間填充脂肪、蛋白質(zhì)，形成肌纖維和肌肉組織。電腦提前設(shè)計(jì)好打印程序后，由技術(shù)人員按照真正肉類所含的營(yíng)養(yǎng)元素往里添加原料，采用水基溶膠凝膠法，再配合特殊的糖分子結(jié)構(gòu)，做成的鮮肉特別有彈性，而且烹飪后肉質(zhì)松散有嚼頭，絲毫不遜于真正的肉。

由美國(guó)Organovo公司研制的3D生物打印機(jī)如今已經(jīng)可以制造動(dòng)脈，開(kāi)發(fā)者稱由這種設(shè)備“打印”的動(dòng)脈最早有望在5年內(nèi)用于心臟搭橋手術(shù)。而心臟、牙齒和骨骼等更為復(fù)雜的器官則應(yīng)該可以在10年內(nèi)被“打印”出來(lái)。

在未來(lái)的航天事業(yè)中，由于攜帶備用零件會(huì)增加飛船的體積和質(zhì)量以及受到宇宙中失重環(huán)境的影響，一旦飛船上面的某個(gè)零部件壞了，想要換新是十分困難的，如果利用裝在飛船中的3D打印機(jī)按需打印零部件，問(wèn)題便可迎刃而解。發(fā)明了以沙石為原料打印建筑物的設(shè)計(jì)師恩里科·迪尼甚至宣稱，希望有一天，可以使用月球塵埃，在月球上輕松地建筑起一個(gè)基地。

據(jù)Wohlers Associates統(tǒng)計(jì)，2011年，美國(guó)市場(chǎng)共售出超過(guò)23000套3D打印設(shè)備。而2007全年，這一數(shù)字僅為66套，4年增長(zhǎng)了近350倍。3D打印設(shè)備的市場(chǎng)前景十分樂(lè)觀。據(jù)介紹，2011年全球3D打印產(chǎn)品與服務(wù)的銷售額為17億美元，預(yù)計(jì)到2019年，該行業(yè)的收入將達(dá)69億美元。

可以說(shuō)，3D打印機(jī)幾乎已經(jīng)被運(yùn)用到各個(gè)行業(yè)中，將原本難以實(shí)現(xiàn)的設(shè)想一一轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)。無(wú)怪乎3DSystems公司負(fù)責(zé)全球市場(chǎng)營(yíng)銷的副總裁凱西·劉易斯曾在采訪中自信滿滿地說(shuō)：“有了3D打印，一切不再?gòu)?fù)雜。3D打印機(jī)幾乎可以創(chuàng)造任何東西?！?/p>

我們準(zhǔn)備好了嗎？

雖然3D打印技術(shù)在中國(guó)尚未普及，但產(chǎn)業(yè)鏈正在形成，發(fā)展異常迅速，近兩年增長(zhǎng)尤其快，年增速均在50%以上。

有專家表示，3D打印概念之所以在2012年引人矚目，除了其技術(shù)不斷成熟和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大的原因之外，美國(guó)政府對(duì)3D打印高度重視所產(chǎn)生的示范效應(yīng)也不可忽視。2012年3月，為重振美國(guó)經(jīng)濟(jì)和美國(guó)制造，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬提出建設(shè)全美制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，并將3D打印確定為方向之一，引發(fā)世界其他國(guó)家紛紛效仿。中國(guó)也成立了3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，以促進(jìn)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

“中國(guó)在3D打印技術(shù)研究方面，并不落后。”工信部部長(zhǎng)苗圩此前接受媒體采訪時(shí)就曾表示，北京航空航天大學(xué)在國(guó)際上率先研發(fā)的飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成型技術(shù)，就是在3D打印領(lǐng)域的重大突破。

從上世紀(jì)90年代起，我國(guó)開(kāi)始研發(fā)3D打印技術(shù)，目前包括西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)和北京航空航天大學(xué)等高校在這一技術(shù)領(lǐng)域已取得了不俗成績(jī)，基本與西方發(fā)達(dá)國(guó)家處于同一水平，研發(fā)出光固化、金屬熔敷、陶瓷成形、激光燒結(jié)、金屬燒結(jié)和生物制造等類型的3D打印裝備及材料。

清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、華南理工大學(xué)、北京航天航空大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)及北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司等高校和企業(yè)，率先在3D打印設(shè)備制造、3D打印材料、3D設(shè)計(jì)與成型軟件開(kāi)發(fā)和3D打印工業(yè)應(yīng)用研究等方面，開(kāi)展了積極探索。目前，我國(guó)部分3D打印技術(shù)已處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

此外，近年來(lái)，部分優(yōu)勢(shì)科研單位加快開(kāi)展3D打印制造技術(shù)的研究。其中北京航空航天大學(xué)王華明教授、西北工業(yè)大學(xué)黃衛(wèi)東教授已實(shí)現(xiàn)了大型飛機(jī)結(jié)構(gòu)件激光沉積直接制造；華南理工大學(xué)楊永強(qiáng)教授開(kāi)發(fā)了激光選區(qū)熔化金屬粉末工藝及設(shè)備；清華大學(xué)林峰教授開(kāi)發(fā)了電子束選區(qū)熔化金屬粉末工藝及設(shè)備和激光微熔覆沉積制造技術(shù)等；華中科技大學(xué)史玉升教授科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)世界最大激光快速制造裝備（3D打印機(jī)），采用基于粉末床的激光快速制造技術(shù)，入選2011年中國(guó)十大科技進(jìn)展；同濟(jì)大學(xué)開(kāi)發(fā)了3D打印成形系統(tǒng)。此外，清華大學(xué)利用快速成形技術(shù)的基本原理，針對(duì)再生醫(yī)學(xué)和組織工程的需求，開(kāi)發(fā)了低溫沉積成形技術(shù)和細(xì)胞三維受控組裝技術(shù)，形成了生物制造的核心技術(shù)。

雖然3D打印技術(shù)在中國(guó)尚未普及，但產(chǎn)業(yè)鏈正在形成，發(fā)展異常迅速，近兩年增長(zhǎng)尤其快，年增速均在50%以上。一些家用電器、通訊技術(shù)、航天、航空和汽車等領(lǐng)域企業(yè)對(duì)3D打印機(jī)的需求較多，應(yīng)用于制造高端零部件產(chǎn)品，此外，醫(yī)療行業(yè)、食品行業(yè)、建筑行業(yè)和文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)等對(duì)3D打印的需求也日益增強(qiáng)。

2012年，被稱為“3D打印機(jī)元年”，是3D打印機(jī)市場(chǎng)從萌芽期進(jìn)入成長(zhǎng)期的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。資料顯示，在美國(guó)，3D打印技術(shù)已經(jīng)初步產(chǎn)業(yè)化。2012年，美國(guó)和以色列兩大3D打印公司宣布合并，聯(lián)姻后公司市值達(dá)30億美元。美國(guó)一家3D打印服務(wù)企業(yè)已擁有15萬(wàn)個(gè)會(huì)員及超過(guò)6000個(gè)用戶，已為顧客打印過(guò)上百萬(wàn)件產(chǎn)品。

在我國(guó)，2012年也是3D打印機(jī)公司日益增多的一年。北京上拓科技有限公司已經(jīng)批量化生產(chǎn)3D打印機(jī)，一些3D打印機(jī)公司已將自己的產(chǎn)品放到淘寶商城上出售。

3D打印電子商務(wù)叁迪網(wǎng)（）于2012年成功上線運(yùn)行，以汽車設(shè)計(jì)、3C產(chǎn)品、裝備制造、動(dòng)漫設(shè)計(jì)和個(gè)性化需求等為主要用戶，提供在線3D打印服務(wù)，這是國(guó)內(nèi)首家在線3D打印電子商務(wù)服務(wù)平臺(tái)。

2012年11月，為加大行業(yè)整合力度，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，加強(qiáng)各環(huán)節(jié)合作，推動(dòng)北京數(shù)字化制造領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展與快速成長(zhǎng)，“北京數(shù)字化制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”正式組建。

2012年底，工信部宣布，將加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌規(guī)劃，推動(dòng)3D打印產(chǎn)業(yè)化，并組織制定發(fā)展路線圖和中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，完善3D打印技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)制定。

冷靜看待3D打印熱潮

相比倫理道德方面的掙扎和社會(huì)安全隱憂，3D打印技術(shù)在將來(lái)所面臨的最大障礙或許來(lái)自各個(gè)利益方的博弈和制衡。

盡管3D打印在技術(shù)上存在著無(wú)限的想象力和應(yīng)用空間，但是其未來(lái)之路真的會(huì)一帆風(fēng)順嗎？一些潛在的問(wèn)題使得這種情況看起來(lái)并沒(méi)有那么樂(lè)觀。

之前，所有人對(duì)干細(xì)胞技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的前景和潛力也都懷有同樣甚至更強(qiáng)的期待，然而，由于這項(xiàng)技術(shù)在倫理道德方面存在著過(guò)大的爭(zhēng)議，不僅引起了外界的強(qiáng)烈爭(zhēng)議，同時(shí)，在研究者內(nèi)部也掀起了質(zhì)疑，科學(xué)技術(shù)和倫理之間的爭(zhēng)端、分歧從來(lái)沒(méi)有這樣嚴(yán)重過(guò)。

最終，美國(guó)法院禁止政府資助任何和干細(xì)胞研究相關(guān)的科研項(xiàng)目，歐盟全面禁止干細(xì)胞技術(shù)申請(qǐng)專利，在我國(guó)，對(duì)干細(xì)胞的應(yīng)用也同樣做出了嚴(yán)格的規(guī)定。

這恐怕也是能打出嬰兒模型以及腎臟的3D打印技術(shù)必須同樣面對(duì)的困境，如何才能保證3D打印技術(shù)既能在醫(yī)學(xué)上造福大眾，同時(shí)又避免在倫理上引起大眾的質(zhì)疑，這不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)涉及到人類社會(huì)、宗教、法律等諸多方面，對(duì)這樣一項(xiàng)尚處于成長(zhǎng)期的技術(shù)而言，來(lái)自外部的壓力往往有可能是阻止其進(jìn)步成長(zhǎng)的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

如果說(shuō)3D打印倫理方面還只是引起人們對(duì)未來(lái)的隱憂的話，那么它在社會(huì)安全方面已經(jīng)切實(shí)引起人們的擔(dān)心。

就在不久前，美國(guó)有男子利用3D打印技術(shù)自造了一支自動(dòng)步槍，在進(jìn)行200發(fā)子彈以上的試射后，本來(lái)這件事從某種意義上凸顯了3D打印技術(shù)的強(qiáng)大實(shí)力，在其他任何時(shí)間節(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)都不會(huì)有太多的人注意。但是，不幸的是，就在這條消息前一周左右，卻發(fā)生了造成12人死亡的TDKR影院槍擊事件，3D打印技術(shù)也不可避免地被推倒風(fēng)口浪尖。

隨著3D技術(shù)的進(jìn)步和改進(jìn)，引發(fā)的相關(guān)安全風(fēng)險(xiǎn)還會(huì)越來(lái)越大。最后擺在人們面前的難題將是，如何保證3D打印技術(shù)不被犯罪分子和利用來(lái)為非作歹？又如何建立一套行之有效的監(jiān)管機(jī)制來(lái)防止其這項(xiàng)技術(shù)被濫用？

但是，相比倫理道德方面的掙扎和社會(huì)安全隱憂，3D打印技術(shù)在將來(lái)所面臨的最大障礙或許來(lái)自各個(gè)利益方的博弈和制衡。

上世紀(jì)90年代中期，通用公司推出了電動(dòng)汽車EV1，如果電動(dòng)汽車技術(shù)能夠成熟并發(fā)展起來(lái)的話，能源枯竭難題、環(huán)境污染和能耗浪費(fèi)等問(wèn)題都將得到改善。然而，到了2000年，通用公司不僅宣布停止生產(chǎn)EV1，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行集中召回，最終在沙漠地區(qū)進(jìn)行了徹底銷毀。

根本的原因就在于圍繞EV1所產(chǎn)生的利益糾紛，如果電動(dòng)汽車技術(shù)一旦成熟，石油公司將成為最大的犧牲品。于是，這些資源寡頭設(shè)局伙同政府當(dāng)局對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了打壓，最終迫使EV1退出市場(chǎng)。

現(xiàn)在，大家對(duì)3D打印技術(shù)的前景希望越大，它所侵犯的那些寡頭的利益也就越大。如果它能制造牛肉，那么畜牧業(yè)將受到影響，如果它能制造工業(yè)零件，將不同程度地波及到制造業(yè)相關(guān)部門，3D打印對(duì)零售業(yè)、人們的生活方式以及現(xiàn)有的商業(yè)模式都有可能是史無(wú)前例的沖擊和影響。

那么，如今的這些寡頭和既得利益者會(huì)輕易容忍它嗎？3D打印會(huì)不會(huì)落得一個(gè)和EV1相似的結(jié)局呢？在利益面前，沒(méi)有人知道資本和市場(chǎng)會(huì)做出怎樣的選擇——究竟是以技術(shù)和未來(lái)為重？還是斤斤計(jì)較于現(xiàn)下和局部的利益。

并非無(wú)所不能

現(xiàn)在如果有人說(shuō)，3D打印可以在一臺(tái)打印機(jī)上一次性打印出一架能用的飛機(jī)，我敢說(shuō)他是在亂說(shuō)。

“3D打印技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，目前主要集中在高端應(yīng)用、中端工業(yè)應(yīng)用和民用領(lǐng)域?！北本┞≡醋詣?dòng)成型系統(tǒng)有限公司總經(jīng)理馮濤，有著多年的從業(yè)經(jīng)歷、被業(yè)界公認(rèn)為3D打印行業(yè)專家。他說(shuō)，中端工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，例如企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)，在其開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)階段，3D打印可以在沒(méi)有模具的情況下，直接進(jìn)行樣品原型制造，這就大大降低了設(shè)計(jì)與制造的復(fù)雜度，縮短了新品研制周期，降低了開(kāi)發(fā)成本和風(fēng)險(xiǎn)。

不過(guò)，目前的3D打印并不適合批量生產(chǎn)。“它的優(yōu)勢(shì)在于傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)不出來(lái)，或者即使能生產(chǎn)但成本較高、研發(fā)周期較長(zhǎng)的產(chǎn)品?！眮喼拗圃鞓I(yè)協(xié)會(huì)首席執(zhí)行官、3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長(zhǎng)羅軍說(shuō)。

羅軍介紹，現(xiàn)實(shí)生活中有許多用量不大、非常規(guī)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品需要制造，比如高端應(yīng)用中的航空和航天領(lǐng)域，符合流體力學(xué)規(guī)律的部件往往都不符合零件的生產(chǎn)條件，傳統(tǒng)的工藝制造難度很大，同時(shí)許多產(chǎn)品內(nèi)部復(fù)雜的設(shè)計(jì)構(gòu)造在實(shí)際操作中根本就無(wú)法開(kāi)模?！霸偃?，傳統(tǒng)飛機(jī)制造成本高，切削加工要去除95%以上的材料，3D打印技術(shù)則利用金屬粉末只打印必須的部分，不浪費(fèi)一點(diǎn)兒金屬，節(jié)省了原材料?！?/p>

在專家們看來(lái)，媒體的報(bào)道令人興奮，但現(xiàn)實(shí)中的3D打印，并非無(wú)所不能。

全國(guó)政協(xié)委員、江蘇省社會(huì)科學(xué)院院長(zhǎng)劉志彪曾在2013年兩會(huì)上提出《新興成長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)要避免衰退做法，加快發(fā)展以3D打印機(jī)為代表的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的新對(duì)策》。他指出，當(dāng)前全球3D打印產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展的初級(jí)階段，對(duì)其過(guò)分追捧是不明智的。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題主要有以下3個(gè)方面。

首先是產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)需求的培育。市場(chǎng)需求是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原動(dòng)力。目前，全球3D打印產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模只有區(qū)區(qū)幾十億美元，占全球制造業(yè)的比重僅為0.02%。因此，如何培育和迅速擴(kuò)大市場(chǎng)對(duì)3D打印產(chǎn)業(yè)的需求是當(dāng)前需要解決的首要關(guān)鍵問(wèn)題。

其次是產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的革新。當(dāng)前，3D打印遠(yuǎn)非成熟技術(shù)，在打印技術(shù)、控制軟件、材料開(kāi)發(fā)等核心領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)還存在明顯不足。如在打印技術(shù)方面，目前快速成型零件的精度及表面質(zhì)量大多不能作為功能性部件，只能做原型使用。在材料開(kāi)發(fā)技術(shù)方面，目前3D打印耗材非常有限，僅有石膏、無(wú)機(jī)粉料、光敏樹脂、塑料、陶瓷等10多種材料，顯然無(wú)法滿足生產(chǎn)對(duì)材料多樣性的需求。

再次是產(chǎn)業(yè)低成本和高效率生產(chǎn)的突破。與標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；牧魉€生產(chǎn)方式相比，當(dāng)前3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在“成形”而非“制造”。因生產(chǎn)的利潤(rùn)源于低時(shí)間成本，而當(dāng)前3D打印一個(gè)單件就需好幾個(gè)小時(shí)，故目前3D打印技術(shù)的生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)制造業(yè)更低。

“現(xiàn)在如果有人說(shuō)，3D打印可以在一臺(tái)打印機(jī)上一次性打印出一架能用的飛機(jī)，我敢說(shuō)他是在亂說(shuō)?！绷_軍對(duì)一些媒體并不準(zhǔn)確的報(bào)道表示擔(dān)憂，他認(rèn)為這無(wú)助于公眾正確認(rèn)識(shí)3D打印。

“一架飛機(jī)由成千上萬(wàn)不同材質(zhì)的零部件組成，不可能在一臺(tái)打印機(jī)上實(shí)現(xiàn)。其實(shí)嚴(yán)格來(lái)講，3D打印制造的只是飛機(jī)的外殼和部分金屬零部件，而飛機(jī)中的精密儀器和復(fù)雜的集成電路，目前還是不能通過(guò)3D技術(shù)打印出來(lái)的?！绷_軍解釋說(shuō)。

“3D打印為我們描繪了非常美麗的前景，但其發(fā)展同樣面臨著多重制約?！绷_軍說(shuō)，3D打印的核心技術(shù)有兩個(gè)，一個(gè)是激光噴嘴，另一個(gè)就是打印材料，前者關(guān)系產(chǎn)品的精度和硬度，后者關(guān)系產(chǎn)品的實(shí)用性。在他看來(lái)，目前材料是3D打印發(fā)展亟待突破的瓶頸。因?yàn)槿魏我患a(chǎn)品都有其功能性，“我們不只是要打印一雙像鞋子的‘鞋子’，而是能穿的鞋子。否則3D打印是沒(méi)有意義的?！?/p>

顏永年坦言，效率、成本、性能等方面的不足也制約著3D打印的發(fā)展。例如，打印一個(gè)大的零件通常要好幾天，一個(gè)很小的螺母也要十幾分鐘，而傳統(tǒng)制造方法可能只要一秒鐘。

選材受限影響前進(jìn)步伐

材料的限制“綁”住了用戶的使用熱情，也“綁”住了3D打印設(shè)備廠商闊步向前的步伐。

“連機(jī)器帶物料差不多兩萬(wàn)元錢，用了整整4個(gè)小時(shí)才打印出一個(gè)小小的手環(huán)?！币晃毁?gòu)買了3D打印機(jī)的用戶徐天舒在微博上抱怨。

在他看來(lái)，3D打印機(jī)目前只能小規(guī)模打印一些復(fù)雜的物件，除了對(duì)個(gè)人用戶來(lái)說(shuō)成本太高，有限的材料選擇也是很大的問(wèn)題。“打印來(lái)打印去，不管是打印玩偶還是模型，都是固定的一種材料，時(shí)間長(zhǎng)了新鮮感也就沒(méi)了。”

除了個(gè)人用戶對(duì)打印體驗(yàn)豐富性的要求，對(duì)工業(yè)級(jí)用戶而言，材料的稀缺也讓3D打印機(jī)是暫時(shí)只能用于小規(guī)模試制的“奢侈品”。一家已采用3D打印的醫(yī)療器械公司負(fù)責(zé)人向記者透露，工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)使用的材質(zhì)幾乎不能通過(guò)淘寶等電商平臺(tái)買到，很多只能匹配生產(chǎn)廠家提供的耗材，大多是國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格非常昂貴。

材料的限制“綁”住了用戶的使用熱情，也“綁”住了3D打印設(shè)備廠商闊步向前的步伐。

10多年前，馮濤任教于清華大學(xué)高分子材料研究所。他曾嘗試一邊做3D打印設(shè)備，一邊研發(fā)3D打印材料。然而，巨額的投資需求和短期內(nèi)極小的市場(chǎng)回報(bào)，使他和團(tuán)隊(duì)不得不暫緩了工程塑料等材料的研制。

而今，情況依然沒(méi)有好轉(zhuǎn)。

雖然國(guó)際上先進(jìn)的3D打印企業(yè)已能實(shí)現(xiàn)工程塑料、尼龍、樹脂、石膏粉等10多種3D打印材料的打印，但是在國(guó)內(nèi)，3D打印材料嚴(yán)重受限的“缺鈣”現(xiàn)象絲毫沒(méi)有好轉(zhuǎn)——自主研發(fā)的3D打印機(jī)大多只能打印金屬、ABS這區(qū)區(qū)兩種材料，并且每一臺(tái)機(jī)器只能打印一種材料，無(wú)法實(shí)現(xiàn)打印材料的自由切換。

“即便美國(guó)最先進(jìn)的廠家有10多種打印材料，要想讓3D打印進(jìn)入大眾消費(fèi)領(lǐng)域，他們這個(gè)數(shù)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。”馮濤說(shuō)。

王華明，北京航空航天大學(xué)材料學(xué)院教授，憑借飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)獲得2012年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。他說(shuō)，之所以材料如此稀缺，是因?yàn)?D打印所用的材料是一套與傳統(tǒng)材料學(xué)不同，需結(jié)合精密儀器、3D打印工藝和材料本身的相對(duì)獨(dú)立的研發(fā)系統(tǒng)。在可應(yīng)用的材料方面，所有的3D打印設(shè)備廠家都是白手起家。對(duì)于絕大多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō)，3D打印市場(chǎng)培育尚處初期，投資研發(fā)新材料的動(dòng)力嚴(yán)重不足。

3D打印能打印人耳、肝臟等人體器官的消息頻見(jiàn)報(bào)端，王華明則認(rèn)為，“真正能打印出人體器官，那一定是生物組織工程的突破，而絕非3D打印機(jī)的功勞。”

標(biāo)準(zhǔn)太低、太粗糙

現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)定得太低、太粗糙，幾乎任何一家3D打印企業(yè)都能輕易達(dá)標(biāo)。

假如材料問(wèn)題解決了，成本也降下來(lái)了，能夠幫人們隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)個(gè)性打印，3D打印機(jī)是不是就能暢通無(wú)阻地“飛入尋常百姓家”呢？

答案依然是否定的，事情遠(yuǎn)非這么簡(jiǎn)單。

“打印精度是否達(dá)到廠家宣稱的標(biāo)準(zhǔn)、噴頭是不是容易堵，這些產(chǎn)品特性都沒(méi)有官方的評(píng)價(jià)機(jī)制，只能上網(wǎng)查查、憑網(wǎng)友和同行的口碑推薦了?！币晃幌胍?gòu)買一臺(tái)桌面3D打印機(jī)的首飾設(shè)計(jì)師表達(dá)了她的困惑。

她的擔(dān)心絕非個(gè)例。記者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，市場(chǎng)上專業(yè)3D打印設(shè)備公司的桌面3D打印機(jī)售價(jià)1萬(wàn)～3萬(wàn)元不等。然而，在一些硬件社區(qū)，只需花6000元就能買到一臺(tái)DIY的3D打印機(jī)。

相差1到5倍的價(jià)格，質(zhì)量上的差別，買家卻很難從權(quán)威機(jī)構(gòu)的質(zhì)量認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)上獲得辨別。

事實(shí)上，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)特種加工分會(huì)此前已牽頭制定了3D打印技術(shù)相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，但是對(duì)于這一標(biāo)準(zhǔn)，馮濤認(rèn)為，“現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)定得太低、太粗糙，幾乎任何一家3D打印企業(yè)都能輕易達(dá)標(biāo)。對(duì)維護(hù)行業(yè)健康競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展，對(duì)消費(fèi)者權(quán)益也更為重要的具體的產(chǎn)品檢測(cè)方法、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，這些都沒(méi)有明確的規(guī)定?！?/p>

馮濤認(rèn)為，當(dāng)3D打印機(jī)像手機(jī)、電視這種成熟的產(chǎn)品或電子儀器一樣，由第三方機(jī)構(gòu)都可對(duì)其產(chǎn)品達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，3D打印機(jī)才有可能真正地“飛入尋常百姓家”。

掀起第三次工業(yè)革命？

與其過(guò)于樂(lè)觀地說(shuō)3D打印技術(shù)將引領(lǐng)“第三次工業(yè)革命”，還不如說(shuō)有助于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)更為實(shí)際。

英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志曾指出，在3D打印技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的情況下，制造業(yè)也許不再運(yùn)用工廠這種將人力、資金、設(shè)備等生產(chǎn)要素大規(guī)模集中化的生產(chǎn)方式，而是轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N以3D打印機(jī)為基礎(chǔ)、更加靈活、所需投入更少的生產(chǎn)方式。《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》將這種趨勢(shì)稱之為“社會(huì)化制造”，并認(rèn)為這種新型的生產(chǎn)方式，有望促成第三次工業(yè)革命。

然而，對(duì)于3D打印技術(shù)是否會(huì)就此帶來(lái)“第三次工業(yè)革命”的問(wèn)題，柏林工業(yè)大學(xué)3D實(shí)驗(yàn)室主任哈特穆特·施萬(wàn)特教授卻給出了否定的答案。他說(shuō)：“盡管3D打印技術(shù)對(duì)于科學(xué)和經(jīng)濟(jì)已有一個(gè)重要的作用，并且贏得一個(gè)非常有活力的發(fā)展，設(shè)備和軟件被不斷研發(fā)更新，有了越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域。但我認(rèn)為現(xiàn)在這個(gè)階段就說(shuō)3D打印將帶來(lái)‘第三次工業(yè)革命’是夸張的，目前還沒(méi)有人可以做這樣的斷言。”

施萬(wàn)特解釋說(shuō)：“目前為止，3D打印技術(shù)仍然是一個(gè)非常昂貴的技術(shù)。設(shè)備購(gòu)置、材料成本以及技術(shù)維護(hù)都還非常昂貴。在3D打印機(jī)市場(chǎng)上雖然可以有多種不同的技術(shù)，但是每種技術(shù)只有一個(gè)制造商，他們?nèi)匀辉噲D維持較高的價(jià)格，因此一般的中小型企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上難以支撐這樣的應(yīng)用。還有一個(gè)更大的問(wèn)題，3D打印任務(wù)不可能點(diǎn)擊一個(gè)按鈕就自動(dòng)產(chǎn)生。大部分的工作在于密集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。這需要大量的時(shí)間并要求大部分員工有長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)和專門技能，這樣的人現(xiàn)在數(shù)量還非常少，這也不是一個(gè)中小企業(yè)所負(fù)擔(dān)得起的?！?/p>

在劉志彪看來(lái)，與其過(guò)于樂(lè)觀地說(shuō)3D打印技術(shù)將引領(lǐng)“第三次工業(yè)革命”，還不如說(shuō)有助于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)更為實(shí)際。3D打印技術(shù)雖然會(huì)重整發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，但是短期內(nèi)難以顛覆整個(gè)傳統(tǒng)制造業(yè)模式。

“首先，3D打印只是新的精密技術(shù)與信息化技術(shù)的融合，相比于機(jī)器大生產(chǎn)不是替代關(guān)系而是平行關(guān)系；其次，3D打印原材料種類有限，決定了絕大多數(shù)產(chǎn)品打印不出來(lái)；第三，個(gè)性化打印成本極高，而只有規(guī)?；拍芙档统杀??！?劉志彪指出，3D打印的“革命性”或許只有在漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程中才能慢慢顯露，但短期內(nèi)難以成為“革命性”的現(xiàn)實(shí)。

對(duì)制造業(yè)產(chǎn)生沖擊？

3D打印和傳統(tǒng)制造都有各自的優(yōu)勢(shì)，兩者不可互相取代，在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，3D打印與傳統(tǒng)制造工藝將不可分割地共存。

3D打印的興起，會(huì)對(duì)中國(guó)制造業(yè)造成哪些沖擊？劉志彪表示，在個(gè)性化需求逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位的消費(fèi)時(shí)代，3D打印產(chǎn)業(yè)化顯然會(huì)對(duì)中國(guó)這樣的制造業(yè)大國(guó)產(chǎn)生巨大的影響。一是由于其超強(qiáng)的設(shè)計(jì)能力，可能帶動(dòng)我國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)；二是由于其精密化的“打印”，可能取代低附加值產(chǎn)業(yè)成為高附加值的精益制造業(yè)；三是給新材料提供發(fā)展機(jī)遇；四是使研發(fā)和設(shè)計(jì)等“非實(shí)體性活動(dòng)”成為產(chǎn)業(yè)鏈高端，從而推動(dòng)制造業(yè)價(jià)值鏈的攀升和制造服務(wù)化。

王華明說(shuō)，3D打印是一匹千里馬，確有用武之地。但是，至少?gòu)哪壳皝?lái)看，3D打印和傳統(tǒng)制造都有各自的優(yōu)勢(shì)，兩者不可互相取代，在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，3D打印與傳統(tǒng)制造工藝將不可分割地共存。

很多從事3D打印研究的專家與王華明的觀點(diǎn)一致， 3D打印機(jī)不會(huì)徹底取代車床、鉆頭、沖壓機(jī)、制模機(jī)等傳統(tǒng)工具，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)方式仍然會(huì)是主流。3D打印不會(huì)把中國(guó)制造“逼上梁山”，反而會(huì)成為傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的“好哥們”。

市場(chǎng)培育的過(guò)程雖然漫長(zhǎng)，卻極少有人否認(rèn)3D打印機(jī)的發(fā)展前景。“20年前機(jī)器人剛剛興起時(shí)，發(fā)展也極其緩慢，但隨著這一兩年富士康等制造企業(yè)大規(guī)模啟用工業(yè)機(jī)器人，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展拐點(diǎn)已經(jīng)到來(lái)。同樣是制造業(yè)變革的一部分，3D打印機(jī)肯定會(huì)與機(jī)器人一樣，也會(huì)迎來(lái)這一天。”馮濤說(shuō)。

“生物制造是今后3D打印的一個(gè)最新發(fā)展方向，基于3D打印技術(shù)的細(xì)胞三維受控組裝工藝，是生物制造中最為核心的技術(shù)，其目標(biāo)為具有新陳代謝特征的生命體的成型和制造，”顏永年透露，這個(gè)產(chǎn)業(yè)在美國(guó)已經(jīng)興起，并達(dá)到了40億美元的規(guī)模，“20年后，我相信3D打印人體全功能內(nèi)臟器官完全有可能實(shí)現(xiàn)?！?/p>

對(duì)3D打印的前景，羅軍也十分看好。他說(shuō)，未來(lái)3D打印將呈現(xiàn)與傳統(tǒng)制造業(yè)并駕齊驅(qū)、互相補(bǔ)充的發(fā)展態(tài)勢(shì)。3D打印技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)傳統(tǒng)制造業(yè)的支撐，“而3D打印技術(shù)將為傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供技術(shù)支持”。

篇6

無(wú)獨(dú)有偶，3D打印技術(shù)同樣應(yīng)用在其他方面。一群狂熱的民間火箭愛(ài)好者在不久前利用3D打印技術(shù)打造了一支微縮版火箭，能夠沖上2萬(wàn)米高空，成本也僅有6000英鎊。日本也在最近宣布將利用3D打印技術(shù)制作專為盲人設(shè)計(jì)的地圖。

從這些例子來(lái)看，3D打印技術(shù)似乎已經(jīng)進(jìn)入社會(huì)生活的方方面面，不過(guò)，3D打印技術(shù)想要得到廣泛應(yīng)用，要走的路卻還很長(zhǎng)，原因在何？頭條前瞻的沖鋒耗認(rèn)為，可能有以下幾個(gè)方面。

材料限制——3D打印技術(shù)需要的材料在目前看來(lái)，是十分有限的，這些材料必須同時(shí)具備柔韌性跟穩(wěn)固性，既能夠被3D打印機(jī)碾碎成粉末或者油墨狀使用，同時(shí)在成型時(shí)保持堅(jiān)固，以人類現(xiàn)在的技術(shù)而言，只有寥寥數(shù)種材料滿足條件，材料的限制使得3D打印技術(shù)的發(fā)展舉步維艱。

盡管人們相信在未來(lái)還會(huì)發(fā)現(xiàn)更多廉價(jià)而充足的打印材料，但是就目前而言，3D打印仍然只是一種昂貴的玩具。

知識(shí)產(chǎn)權(quán)——如果人類有一天解決了3D打印技術(shù)的材料跟費(fèi)用問(wèn)題，3D打印進(jìn)入千家萬(wàn)戶，那么知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題可能就會(huì)成為十分頭疼的問(wèn)題。因?yàn)?D打印只需要有模版就可以，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代想要找到一個(gè)免費(fèi)的模版是很容易的事情，如果用戶私下利用3D打印了一個(gè)物品，并進(jìn)行無(wú)限復(fù)制，那么擁有這個(gè)物品知識(shí)產(chǎn)權(quán)的個(gè)人或者團(tuán)體，又該如何維護(hù)自己的利益呢？ 道德底線——3D打印，可能帶來(lái)最嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題就是，利用3D打印技術(shù)及可能的材料，人類完全可以打印出與身體器官功能一致的活體組織，而且可能比原本的器官功能更加完善。器官更換、3D打印器官買賣，這完全是可以預(yù)見(jiàn)到的未來(lái)，到時(shí)候又該如何解決？利用3D打印技術(shù)人為延長(zhǎng)壽命，這無(wú)疑是在挑戰(zhàn)大自然。

篇7

【關(guān)鍵詞】3D打?。魂P(guān)鍵技術(shù)；產(chǎn)業(yè)化

1 3D打印的概述

近年來(lái)，3D打印技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外新聞媒體和社會(huì)公眾的熱切關(guān)注和追捧，被認(rèn)為是最近20年來(lái)世界制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為它將與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)實(shí)現(xiàn)新的工業(yè)革命3D打印技術(shù)，又稱”三維打印技術(shù)”，即快速成型技術(shù)的一種，是指通過(guò)可以”打印”出真實(shí)物體的3D打印機(jī)，采用分層加工、疊加成形的方式逐層增加材料來(lái)生成3D實(shí)體。快速成型技術(shù)誕生于20世紀(jì) 80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)。目前，3D打印技術(shù)已在醫(yī)學(xué)、電子、機(jī)械和軍事等眾多領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用[2]，其市場(chǎng)份額：建筑類，3%；消費(fèi)電子產(chǎn)品，20.3%；車輛，19.5%；醫(yī)療/口腔醫(yī)學(xué)，15.1%；飛行器，12.1%，工業(yè)/商用機(jī)器，10.8%；學(xué)術(shù)研究，8%；行政/軍事，6%；其他：5.2%.

2 3D打印的關(guān)鍵技術(shù)

3D打印技術(shù)需要依托多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，主要包括以下方面[3]：

1）信息技術(shù)，即要有先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件及數(shù)字化工具，輔助設(shè)計(jì)人員制作出產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，并根據(jù)模型自動(dòng)分析出打印的工序，自動(dòng)控制打印器材的走向；

2）精密機(jī)械，即 3D 打印技術(shù)以材料的層層疊加為加工方式，產(chǎn)品的生產(chǎn)要求高精度，必須對(duì)打印設(shè)備的精準(zhǔn)程度和穩(wěn)定性有較高的要求；

3）材料科學(xué)，即用于3D打印的原材料較為特殊，必須能夠液化/粉末化/絲化，在打印完成后又能重新結(jié)合起來(lái)，并具有合格的物理/化學(xué)性質(zhì)。

客觀說(shuō)，目前 3D 打印技術(shù)尚不成熟，存在缺乏宏觀規(guī)劃和引導(dǎo)、技術(shù)研發(fā)投入不足、產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展及缺乏教育培訓(xùn)和社會(huì)推廣等問(wèn)題。它作為一項(xiàng)多學(xué)科交叉的高新技術(shù)，還需要在各相關(guān)領(lǐng)域投入較大的研發(fā)力量，才能掌握完整的核心技術(shù)"。

3 發(fā)展3D打印的建議

針對(duì)當(dāng)前3D產(chǎn)業(yè)存在的不足，為發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)提出以下建議[3]：

1）制定3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，優(yōu)先發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)。

建議將3D打印技術(shù)定位為生產(chǎn)業(yè)、文化創(chuàng)意、工業(yè)設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造、電子商務(wù)及制造業(yè)信息化工程的關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)，將該產(chǎn)業(yè)納入優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品目錄。

2）加強(qiáng)3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，行業(yè)協(xié)會(huì)建設(shè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。

積極引導(dǎo)工業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)、3D數(shù)字化技術(shù)提供商、3D打印機(jī)及材料研發(fā)企業(yè)和機(jī)構(gòu)、3D打印服務(wù)應(yīng)用提供商組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，利用有關(guān)學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)的平臺(tái)加強(qiáng)研討和交流，共同推動(dòng)3D打印技術(shù)研發(fā)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定。促進(jìn)3D打印技術(shù)發(fā)展的市場(chǎng)建設(shè)，包括3D打印電子商務(wù)平臺(tái)、3D打印數(shù)據(jù)安全和產(chǎn)權(quán)保護(hù)機(jī)制、3D打印技術(shù)及關(guān)聯(lián)項(xiàng)目投融資機(jī)制等，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3）加大科技扶持力度，提升3D打印技術(shù)水平。

設(shè)立3D打印產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)基金，重點(diǎn)推進(jìn)數(shù)字化技術(shù)、軟件控制、打印裝置、材料技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。在研發(fā)扶持中，要注意建立公平、公正的研發(fā)績(jī)效評(píng)估體系，鼓勵(lì)各研發(fā)主體探索不同的技術(shù)路徑。加強(qiáng)對(duì)3D打印產(chǎn)學(xué)研合作的支持，特別對(duì)實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)在市場(chǎng)銷售、推廣上給予政策支持。

4）加強(qiáng)教育培訓(xùn)，促進(jìn)3D打印社會(huì)化發(fā)展。

將3D打印技術(shù)納入相關(guān)學(xué)科建設(shè)體系，培養(yǎng)3D打印技術(shù)人才。依靠行業(yè)協(xié)會(huì)、博覽會(huì)、論壇等組織形式進(jìn)行3D打印技術(shù)和應(yīng)用的培訓(xùn)。在科技館、文化藝術(shù)中心、青少年活動(dòng)中心等公共機(jī)構(gòu)進(jìn)行3D打印技術(shù)的展示、宣傳和推廣。發(fā)展3D打印服務(wù)機(jī)構(gòu)，推廣3D打印技術(shù)應(yīng)用，為發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)積累應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉紅光，等.國(guó)內(nèi)外3D 打印快速成型技術(shù)的專利情報(bào)分析[J].情報(bào)雜志， 2013，12（6）：40-46.

篇8

什么會(huì)成為第三次工業(yè)革命的象征尚無(wú)定論，而呼聲最高的熱門技術(shù)非“3D打印”莫屬。堆積制造又稱3D打印，指的是基于數(shù)字模型制作三維物體的過(guò)程。

要成為工業(yè)革命的驅(qū)動(dòng)，必須滿足“是科學(xué)技術(shù)上的重大突破，使國(guó)民經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化，進(jìn)而使經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等各方面出現(xiàn)嶄新面貌”這個(gè)苛刻的定義，3D打印何德何能？

是顛覆也是互補(bǔ)

國(guó)人偏好“3D打印”這種說(shuō)法。通俗地說(shuō)，3D打印與激光打印的過(guò)程頗有異曲同工之妙：分層加工，疊加成形，逐層增加材料生成打印結(jié)果。外觀上，3D 打印機(jī)和普通打印機(jī)并無(wú)天上地下的區(qū)別。3D打印機(jī)獲取物品的3D 數(shù)據(jù)信息后，逐層分切打印。當(dāng)然，3D 打印機(jī)采用的是特殊材料而非紙張。原材料一層層地被特殊的膠水粘合，按照不同的橫截面圖案固化，并一層層迭加，像做蛋糕那樣創(chuàng)建三維實(shí)體。

對(duì)比傳統(tǒng)制造和基于3D打印的制造，可以發(fā)現(xiàn)這兩者之間的思維方式是顛倒的：傳統(tǒng)制造技術(shù)的本質(zhì)是“減法型”，一般做法是，取一塊原材料，使用切割工具削成想要的產(chǎn)品；3D打印則是“加法型”，從零開(kāi)始，噴射流質(zhì)的原材料，然后一層一層加固成型。

3D打印機(jī)的分層疊加方式?jīng)Q定了它還具有多個(gè)令人嘆服的優(yōu)勢(shì)：它制造出的混合材料擁有多重屬性，它還能使制造出的部件擁有物體不同部分使用不同材料的屬性。

巧婦難為無(wú)米之炊，3D打印機(jī)的“耗材”直接決定了3D打印機(jī)的能力邊界。目前支持3D打印的材料很多。不同公司生產(chǎn)的3D打印機(jī)支持不同的材料，樹脂、尼龍、石膏、塑料這些材料已被普遍使用。而隨著研發(fā)水平的不斷進(jìn)步，支持鈦、不銹鋼或鋁、鐵金屬材料的打印機(jī)也已經(jīng)出現(xiàn)——“只有想不到，沒(méi)有打不出”不會(huì)是一句空口號(hào)。

和任何一個(gè)新興技術(shù)一樣，3D打印機(jī)目前的成本還過(guò)于高昂，但規(guī)模化效應(yīng)將使得3D打印機(jī)徹底平民化，或許哪天你就穿著自己打印出來(lái)的、獨(dú)一無(wú)二的漂亮裙子逛街去了——這一直是工業(yè)界的終極夢(mèng)想：徹底的個(gè)性化生產(chǎn)，每一件產(chǎn)品都可以不一樣。

正在改變制造業(yè)

美國(guó)《時(shí)代》周刊毫不吝嗇地將3D打印列為“美國(guó)十大增長(zhǎng)最快的工業(yè)之一”，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志則認(rèn)為它將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)第三次工業(yè)革命的實(shí)現(xiàn)”。

3D打印將重塑全球制造業(yè)格局已是共識(shí)，因此無(wú)論是不是原本的制造業(yè)大國(guó)，許多國(guó)家都在冥思苦想如何搭上3D打印這艘順風(fēng)船。

調(diào)查顯示，已有近40%的美國(guó)企業(yè)準(zhǔn)備把分散在世界各地的工廠遷回美國(guó)，歐盟也正制定相關(guān)政策迎接相關(guān)企業(yè)的回流。企業(yè)的回流，并非簡(jiǎn)單的搬遷，而是要借機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)的更新?lián)Q代。3D打印契合了這些需求，它能夠大幅縮短制造工期，降低成本，可在光學(xué)、機(jī)電、精密機(jī)械、模具等領(lǐng)域應(yīng)用。

美國(guó)和歐洲在3D打印領(lǐng)域均已有所建樹，初步打通了從科研到生產(chǎn)的鏈條。

全球有兩家3D打印機(jī)巨頭，兩者都已在納斯達(dá)克上市，成為資本市場(chǎng)的寵兒：一家是Stratasys公司，不久前收購(gòu)了以色列一家名為Objet的3D打印機(jī)公司；另一巨頭是3D Systems公司，它在2012年初通過(guò)收購(gòu)另兩家3D打印機(jī)品牌Z Corporation和Vidar Systems牢牢地奠定了江湖地位。

Stratasys和3D Systems都坐擁著每年近兩億美元的市場(chǎng)營(yíng)收。前者的客戶不乏寶馬、戴爾、英特爾、耐克等多個(gè)世界500強(qiáng)企業(yè)。

中國(guó)制造直面挑戰(zhàn)

如果說(shuō)微博讓每個(gè)人都成為了記者，3D打印就讓每個(gè)人成為了生產(chǎn)者。中國(guó)沒(méi)來(lái)得及趕上第一次和第二次工業(yè)革命，這次可得好好把握住。

美國(guó)沃勒斯同仁咨詢公司數(shù)據(jù)顯示，2011年全球3D打印產(chǎn)品與服務(wù)的銷售額為17億美元，該公司預(yù)測(cè)到2019年，該行業(yè)的收入將達(dá)69億美元，其中零部件制造將占80%。

毫無(wú)疑問(wèn)，制造業(yè)受到來(lái)自3D打印的沖擊最大，而中國(guó)又是制造業(yè)大國(guó)。因此，對(duì)中國(guó)制造業(yè)來(lái)說(shuō)，3D打印是挑戰(zhàn)更是機(jī)遇。

篇9

大型激光器是3D打印機(jī)的核心部件之一，以孫建民所在的北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司（下稱北京隆源）為例，大型激光器占據(jù)了北京隆源3D打印整機(jī)產(chǎn)品成本的40%。

讓身為公司副總經(jīng)理的孫建民坐不住的，是北京隆源的大型激光器全部依賴進(jìn)口。盡管這家1994年就誕生了的老牌3D打印企業(yè)已經(jīng)有200多家設(shè)備客戶及500多家加工服務(wù)客戶，但仍不能改變自己的卡住咽喉被外國(guó)核心零部件企業(yè)卡住的命運(yùn)?！叭绻麤](méi)有外國(guó)大型激光器，我們會(huì)立刻死掉?！?/p>

孫建民不想坐著等死，幾年來(lái)，北京隆源一直不放過(guò)任何可以跟一些激光所和光學(xué)所進(jìn)行合作研發(fā)的機(jī)會(huì)。但北京隆源的這些努力并沒(méi)有獲得相應(yīng)的回報(bào)，孫建民需要的這種以壽命長(zhǎng)、功率穩(wěn)定為標(biāo)志的連續(xù)射頻二氧化碳激光器，是目前國(guó)內(nèi)技術(shù)難以量產(chǎn)化的。

值得注意的是，“由于技術(shù)落后而依賴進(jìn)口”并不是中國(guó)3D打印市場(chǎng)受制于國(guó)外的唯一理由。

“國(guó)內(nèi)可以大量生產(chǎn)的零部件，國(guó)內(nèi)3D打印企業(yè)也樂(lè)于進(jìn)口外國(guó)品牌的。”在紫金立德總經(jīng)理連寧看來(lái)，具有諷刺意味的是，這些打著外國(guó)品牌而被國(guó)內(nèi)3D打印企業(yè)進(jìn)口的產(chǎn)品，實(shí)質(zhì)上多為國(guó)內(nèi)制造的貼牌產(chǎn)品。

據(jù)連寧透露，這些國(guó)內(nèi)制造的零部件，通過(guò)“留洋鍍金”價(jià)格立馬可以升高三分之一。其價(jià)格背后的邏輯是，這些零部件企業(yè)本身也有相同款產(chǎn)品不經(jīng)國(guó)外貼牌環(huán)節(jié)便直接在國(guó)內(nèi)銷售?！斑@些產(chǎn)品和同一工廠產(chǎn)的貼牌產(chǎn)品在管理和質(zhì)量控制等方面有不小差距。”據(jù)悉，這些廠家生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品會(huì)根據(jù)品質(zhì)分為三六九等，一等產(chǎn)品送往國(guó)外，貼好國(guó)外的品牌再銷售到中國(guó)，二等產(chǎn)品則直接在國(guó)內(nèi)銷售。

在這樣的現(xiàn)實(shí)下，國(guó)內(nèi)3D打印整機(jī)企業(yè)便面臨著，選擇廉價(jià)零部件則達(dá)不到質(zhì)量要求，購(gòu)買貼牌進(jìn)口貨則只能默默吞下三分之一溢價(jià)的啞巴虧。

陷入進(jìn)口漩渦不僅僅是3D打印機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)，同時(shí)還有打印機(jī)的使用方。

山東凡域三維打印信息科技有限公司（下稱山東凡域）總經(jīng)理?xiàng)罘沧罱诟粋€(gè)國(guó)外的企業(yè)洽談購(gòu)買3D打印機(jī)器的相關(guān)事宜，這已經(jīng)是去年1月份剛剛成立的山東凡域所購(gòu)買的第二臺(tái)國(guó)外設(shè)備。

2012年8月，楊凡和同樣留學(xué)歸國(guó)的李金呈打起了做3D打印生意的主意，在獲得500萬(wàn)元的啟動(dòng)資金后，兩人通過(guò)多次探討，最終將切入點(diǎn)放到了人體模型上面。楊凡認(rèn)為涉及生活領(lǐng)域的3D打印產(chǎn)品更容易被市場(chǎng)接受。

然而，他們采購(gòu)機(jī)器和材料的時(shí)候遇到了這樣一個(gè)問(wèn)題：這種能夠打印彩色人體模型的機(jī)器和材料在國(guó)內(nèi)根本找不到供貨方，如果只從國(guó)內(nèi)廠商進(jìn)貨，那么楊凡幾乎買不到可用的機(jī)器和材料。最后，楊凡只能從掃描儀、打印機(jī)到材料整套設(shè)備都從國(guó)外采購(gòu)，而這樣一整套設(shè)備花掉了他200萬(wàn)元，這相當(dāng)于楊凡全部啟動(dòng)資金的40%。

機(jī)器昂貴還可以接受，畢竟可以重復(fù)使用，但高額的制作材料已經(jīng)成為了楊凡的心頭大患?！安牧蟽r(jià)格過(guò)高導(dǎo)致的成本過(guò)高會(huì)影響到最終產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣?！睏罘矝](méi)有想到，自己當(dāng)初美好的創(chuàng)業(yè)藍(lán)圖竟然會(huì)被材料難題困住。

楊凡使用的這種彩色的材料來(lái)自于美國(guó)，價(jià)格是按照克數(shù)來(lái)計(jì)算。最直觀的一個(gè)例子是，一個(gè)高十公分左右的人體模型，售價(jià)在幾百元甚至上千元，但這個(gè)價(jià)錢對(duì)成本而言也只是在賠本賺吆喝。

楊凡產(chǎn)品的大部分成本都花費(fèi)在了進(jìn)口材料上面。更重要的一點(diǎn)是，想要訂購(gòu)這種材料，往往要提前半個(gè)月預(yù)約，即便是這樣，如果美國(guó)方面材料臨時(shí)斷貨，那么楊凡也只能選擇將自己3D打印機(jī)的電源拔下，因?yàn)樗麤](méi)有可以供選擇的其他供貨商。

3D打印覓食難

最近，連寧正在常州為自己的公司“覓食”。

最早的連寧和楊凡一樣，都面臨3D打印制作材料受制國(guó)外的問(wèn)題。2009年，連寧明顯地感覺(jué)到，如果再依賴外國(guó)進(jìn)口原材料，那么紫金立德可能一兩年內(nèi)就會(huì)因?yàn)榫薮蟮某杀緣毫ΧP(guān)門大吉。

于是連寧開(kāi)始不斷接觸國(guó)內(nèi)的塑料薄膜生產(chǎn)企業(yè)，他希望這些企業(yè)能夠成為紫金立德新的原材料供貨方。但從一開(kāi)始，就注定連寧的“覓食”之旅不會(huì)一路順風(fēng)。

中國(guó)是世界上做塑料薄膜最大的國(guó)家，正因如此，這些生產(chǎn)塑料薄膜的工廠往往都以一天十噸為單位來(lái)計(jì)算產(chǎn)量，而一個(gè)3D打印機(jī)器打印一件東西通常是按克計(jì)量，全年的材料用量可能都不會(huì)超過(guò)2噸，換言之，3D打印企業(yè)的訂單對(duì)塑料薄膜企業(yè)而言是如同雞肋一樣的存在。當(dāng)紫金立德找到這些大型塑料薄膜企業(yè)時(shí)，苦苦游說(shuō)最終換來(lái)的永遠(yuǎn)都是婉言回絕。直到2011年，有一家塑料薄膜企業(yè)勉強(qiáng)愿意提供一個(gè)樣本，這讓紫金立德看到了一絲曙光。然而，當(dāng)再次找到這家薄膜企業(yè)談合作時(shí)，紫金立德卻再次吃了閉門羹。

遭遇連連折戟之后，紫金立德開(kāi)始嘗試用這樣的說(shuō)辭打動(dòng)塑料薄膜廠商：3D打印是未來(lái)的主流趨勢(shì)，如果不先抓住這樣的機(jī)會(huì)，等將來(lái)3D打印真正打開(kāi)市場(chǎng)以后，晚下手的塑料薄膜生產(chǎn)企業(yè)可能就會(huì)被市場(chǎng)淘汰。

時(shí)值2013年前后，3D打印開(kāi)始在國(guó)內(nèi)越來(lái)越熱，在這樣的環(huán)境和說(shuō)辭下紫金立德終于拿下了常州百佳的一紙合同，也為紫金立德尋找3D打印材料的辛酸長(zhǎng)路畫上句號(hào)。

“很長(zhǎng)的一段時(shí)間我們是求爺爺拜奶奶，但就是沒(méi)有人肯與我們合作開(kāi)發(fā)材料?！边B寧回憶稱紫金立德在和材料商談判時(shí)?！皩?duì)方開(kāi)什么價(jià)我們認(rèn)什么價(jià)，都不敢還價(jià)。”

其實(shí)國(guó)內(nèi)的塑料薄膜企業(yè)也有自己的苦衷，就以最近連寧與常州百佳的合作為例。紫金立德這次向常州百佳下的訂單是一個(gè)一噸的單子，對(duì)于紫金立德來(lái)說(shuō)，一噸已經(jīng)是一個(gè)比較大的數(shù)目，大概能夠滿足紫金立德一到兩個(gè)季度的原材料用量。而一噸的訂單對(duì)常州百佳而言卻意味著要做出極大的犧牲，作為日吞吐量在十噸左右的世界五百?gòu)?qiáng)企業(yè)，為生產(chǎn)這一噸的3D打印材料，前后洗設(shè)備大約就需要兩噸的物料。

北京航空航天大學(xué)材料學(xué)院教授王華明認(rèn)為，之所以材料如此稀缺，是因?yàn)?D打印所用的材料是一套與傳統(tǒng)材料學(xué)不同，需結(jié)合精密儀器、3D打印工藝和材料本身的相對(duì)獨(dú)立的研發(fā)系統(tǒng)。在可應(yīng)用的材料方面，所有的3D打印設(shè)備廠家都是白手起家。對(duì)于絕大多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō)，3D打印市場(chǎng)培育尚處初期，投資研發(fā)新材料的動(dòng)力嚴(yán)重不足。

國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)面臨材料難題的主要原因在于，對(duì)一些材料的配比國(guó)內(nèi)企業(yè)未能掌握，這導(dǎo)致中國(guó)3D打印領(lǐng)域甚至連試驗(yàn)用打印材料都需要從國(guó)外進(jìn)口。目前，雖然國(guó)際上先進(jìn)的3D打印企業(yè)已能實(shí)現(xiàn)工程塑料、尼龍、樹脂、石膏粉等十多種3D打印材料的打印，但是在國(guó)內(nèi)，3D打印材料嚴(yán)重受限的現(xiàn)象絲毫沒(méi)有好轉(zhuǎn)，自主研發(fā)的3D打印機(jī)大多只能打印金屬、ABS這區(qū)區(qū)兩種材料，并且每一臺(tái)機(jī)器只能打印一種材料，無(wú)法實(shí)現(xiàn)打印材料的自由切換。

在3D打印產(chǎn)業(yè)中，打印機(jī)決定的是工藝和性能，而材料則決定了應(yīng)用。在應(yīng)用層面，如果缺少材料，打印機(jī)再先進(jìn)，也只能是華而不實(shí)的空殼。

作為3D打印的配套產(chǎn)品，材料的缺失無(wú)疑成為市場(chǎng)推廣的極大阻力，但中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)缺失的不僅僅是材料。

3D打印產(chǎn)業(yè)本質(zhì)上是高度智能的信息化生產(chǎn)過(guò)程，在這個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，系統(tǒng)軟件與打印設(shè)備等硬件扮演著同樣重要的角色。以切片軟件為例，目前大部分企業(yè)用的也是國(guó)外的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)軟件企業(yè)編的算法無(wú)法滿足需求。

軟件的缺失讓3D打印企業(yè)非常頭痛，為了避開(kāi)進(jìn)口軟件高額的使用費(fèi)用，目前大部分企業(yè)傾向于自己編寫軟件，但對(duì)于那些自己編不了的軟件則只能依賴進(jìn)口。

2013年，已經(jīng)兼做3D打印軟件多年的北京隆源收到了數(shù)碼大方的合作邀請(qǐng)，雙方希望能夠在軟件方面達(dá)成合作。對(duì)于北京隆源來(lái)說(shuō)，將軟件外包出去可以將更多的精力和人力節(jié)省下來(lái)攻克一些打印機(jī)工藝和技術(shù)方面的難題，而對(duì)于已經(jīng)在三維平面設(shè)計(jì)方面十分成熟的數(shù)碼大方，投入到越來(lái)越熱的3D打印軟件設(shè)計(jì)，不僅可以獲得一些政策層面的優(yōu)待，也日益成為其不愿意喪失的領(lǐng)地。然而可惜的是，這種雙贏性質(zhì)的合作談判卻在幾次溝通之后戛然而止，主要原因還是3D打印軟件目前的市場(chǎng)狀況不足以打動(dòng)傳統(tǒng)軟件企業(yè)傾心投入。

目前專門做3D打印軟件的企業(yè)國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有，大部分都是傳統(tǒng)軟件企業(yè)半路出家。在孫建民看來(lái)，數(shù)碼大方之前做的是三維設(shè)計(jì)軟件，其用戶量是很大的，雖然現(xiàn)在3D打印很熱，但是沒(méi)有形成很大的用戶量，數(shù)碼大方也就不想投入太多力量專門研究這個(gè)軟件。

逼出來(lái)的胖子

“每一家企業(yè)都是從頭做到尾，這樣就造成一種低水平的重復(fù)，這對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)沒(méi)有任何好處?！痹诒粏?wèn)到如何看待當(dāng)前中國(guó)3D打印企業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r時(shí)，中國(guó)工程院院士盧秉恒對(duì)《中國(guó)經(jīng)濟(jì)和信息化》記者說(shuō)道。

與歐美等國(guó)3D打印發(fā)展模式不同，中國(guó)的3D打印企業(yè)正朝著“大而不精”的方向走去。相比外國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)鏈的精細(xì)化分工，中國(guó)的3D打印產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)沁@樣一種現(xiàn)狀：在產(chǎn)業(yè)鏈最下游的整機(jī)組裝和設(shè)備應(yīng)用環(huán)節(jié)囤積了大量企業(yè)，而在零部件、原材料生產(chǎn)、系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)等上游和周邊環(huán)節(jié)卻面臨無(wú)人問(wèn)津的難題。

以北京隆源為例，這家有40多位研究員的公司內(nèi)，其一半的研究人員既負(fù)責(zé)設(shè)備研發(fā)也負(fù)責(zé)軟件編寫。這并不是北京隆源一種自發(fā)的多元化發(fā)展，而是面對(duì)中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)鏈空洞而不得不進(jìn)行的“進(jìn)化”?！吧舷掠慰斩词沟卯a(chǎn)業(yè)鏈顯得殘破不全。”一位從事3D打印研究多年的人士分析稱?！拔覀円恢毕Ｍ軌蛐纬梢粋€(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，拿軟件來(lái)說(shuō)，這么多年國(guó)內(nèi)就從來(lái)沒(méi)有人開(kāi)發(fā)過(guò)?！睂O建民抱怨稱。在孫建民看來(lái)，是產(chǎn)業(yè)環(huán)境讓北京隆源變成了一個(gè)什么都做的企業(yè)?！败浖覀冏约壕?，材料我們自己開(kāi)發(fā)，設(shè)備我們自己生產(chǎn)，工藝我們自己搞，按說(shuō)我們的主營(yíng)業(yè)務(wù)應(yīng)該就是做裝備，因?yàn)槲覀兪且粋€(gè)設(shè)備制造企業(yè)?！?/p>

這正是目前3D打印產(chǎn)業(yè)的真實(shí)寫照，任何一家3D打印企業(yè)都疲于奔走于一些非主營(yíng)業(yè)務(wù)的其他相關(guān)業(yè)務(wù)范疇里，而這些工作，卻是3D打印企業(yè)不得已而為之。

3D打印產(chǎn)業(yè)包括上游的打印材料、中游的打印設(shè)備、相關(guān)外設(shè)及其設(shè)計(jì)軟件，以及下游的打印終端產(chǎn)品和工業(yè)設(shè)計(jì)服務(wù)等三大環(huán)節(jié)。根據(jù)調(diào)研結(jié)果顯示：在國(guó)外，激光器、軟件和材料等各個(gè)環(huán)節(jié)都相對(duì)獨(dú)立，有一個(gè)細(xì)致的分工。也就是說(shuō)，做3D打印機(jī)器制造的廠商根本不用為材料和軟件發(fā)愁，因?yàn)樗猩舷掠闻涮自O(shè)施都有專門的企業(yè)去做，幾乎每一種配套設(shè)施都已經(jīng)形成一個(gè)比較成熟的產(chǎn)業(yè)。

而在國(guó)內(nèi)，3D打印行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)呈現(xiàn)“小而散”局面，相互之間各自為政，設(shè)備、軟件、材料、工藝等都需要自己研究，沒(méi)有形成明確的分工。

在中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)廣闊的市場(chǎng)前景以及政策支持下，3D打印產(chǎn)業(yè)成為推動(dòng)中國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、升級(jí)的支柱力量似乎是理所當(dāng)然的。但如何打通3D產(chǎn)業(yè)鏈上下游各個(gè)環(huán)節(jié)，形成暢通、完整的3D產(chǎn)業(yè)鏈體系，是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)與新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)培育發(fā)展的關(guān)鍵。

濱湖機(jī)電董事長(zhǎng)史玉升認(rèn)為，政府應(yīng)當(dāng)對(duì)3D打印配套的材料企業(yè)進(jìn)行更為有力的資金扶持，對(duì)研發(fā)3D打印材料的企業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼?！罢畱?yīng)當(dāng)出面解決因成本高而無(wú)人問(wèn)津，最終導(dǎo)致3D打印材料斷檔的問(wèn)題，以提升3D打印產(chǎn)業(yè)化的速度。”

其實(shí)，另一個(gè)值得注意的問(wèn)題是，現(xiàn)在從事3D打印技術(shù)研究的基本上都是大學(xué)的教授和科研單位的專家，而他們的研究成果有時(shí)與市場(chǎng)需求形成一定的斷層，最終研究成果有時(shí)并沒(méi)有被投放到市場(chǎng)中去。

篇10

關(guān)鍵詞：3D打印產(chǎn)業(yè)；數(shù)字化制造；發(fā)展思路

中圖分類號(hào)：F49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1007-7685（2013）01-0090-04

近期，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志在《第三次工業(yè)革命》一文中，將3D打印技術(shù)作為第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一，引發(fā)了世人的關(guān)注。作為新生事物，什么是3D打印技術(shù)？它與傳統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)制造有什么區(qū)別？發(fā)展的意義何在？我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀如何？下一步應(yīng)如何發(fā)展？

一、3D打印概況

（一）3D打印的概念

3D打印技術(shù)是制造業(yè)領(lǐng)域正在迅速發(fā)展的一項(xiàng)新興技術(shù)，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”。運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的主要流程是：應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)出立體的加工樣式，然后通過(guò)特定的成型設(shè)備（俗稱“3D打印機(jī)”），用液化、粉末化、絲化的固體材料逐層“打印”出產(chǎn)品。3D打印技術(shù)是“增材制造”的主要實(shí)現(xiàn)形式。“增材制造”的理念區(qū)別于傳統(tǒng)的“去除型”制造。傳統(tǒng)數(shù)控制造一般是在原材料基礎(chǔ)上，使用切割、磨削、腐蝕、熔融等辦法，去除多余部分，得到零部件，再以拼裝、焊接等方法組合成最終產(chǎn)品。而“增材制造”與之不同，無(wú)需原胚和模具，就能直接根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)，通過(guò)增加材料的方法生成任何形狀的物體，簡(jiǎn)化產(chǎn)品的制造程序，縮短產(chǎn)品的研制周期，提高效率并降低成本。

（二）3D打印技術(shù)所依托的關(guān)鍵技術(shù)

3D打印技術(shù)需要依托多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，主要包括以下方面：信息技術(shù)，即要有先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件及數(shù)字化工具，輔助設(shè)計(jì)人員制作出產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，并根據(jù)模型自動(dòng)分析出打印的工序，自動(dòng)控制打印器材的走向；精密機(jī)械，即3D打印技術(shù)以“每層的疊加”為加工方式，產(chǎn)品的生產(chǎn)要求高精度，必須對(duì)打印設(shè)備的精準(zhǔn)程度、穩(wěn)定性有較高的要求；材料科學(xué)，即用于3D打印的原材料較為特殊，必須能夠液化、粉末化、絲化，在打印完成后又能重新結(jié)合起來(lái)，并具有合格的物理、化學(xué)性質(zhì)?？陀^說(shuō)，目前3D打印技術(shù)尚不成熟。作為一項(xiàng)多學(xué)科交叉的高新技術(shù)，還需要在各相關(guān)領(lǐng)域投入較大的研發(fā)力量，才能掌握完整的核心技術(shù)。

（三）3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

近年來(lái)，3D打印技術(shù)發(fā)展迅速，在各領(lǐng)域都取得了長(zhǎng)足發(fā)展，已成為現(xiàn)代模型、模具和零部件制造的有效手段，在航空航天、汽車摩托車、家電、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了一定應(yīng)用，在工程和教學(xué)研究等領(lǐng)域也占有獨(dú)特地位。

具體應(yīng)用領(lǐng)域包括：工業(yè)制造?？蓱?yīng)用于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、原型制作、產(chǎn)品評(píng)審、功能驗(yàn)證。制作模具原型或直接打印模具，直接打印產(chǎn)品：3D打印技術(shù)制造的小型無(wú)人飛機(jī)、小型汽車等概念產(chǎn)品已問(wèn)世，家用器具模型也被用于企業(yè)的宣傳、營(yíng)銷活動(dòng)中；文化創(chuàng)意和數(shù)碼娛樂(lè)：可作為形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料特殊的藝術(shù)表達(dá)載體。科幻類電影《阿凡達(dá)》運(yùn)用3D打印技術(shù)塑造了部分角色和道具，3D打印技術(shù)制造的小提琴接近了手工藝的水平；航空航天、國(guó)防軍工：可對(duì)形狀復(fù)雜、尺寸微細(xì)、性能特殊的零部件、機(jī)構(gòu)進(jìn)行直接制造；生物醫(yī)療：可應(yīng)用于人造骨骼、牙齒、助聽(tīng)器、假肢等的制作；消費(fèi)品：可應(yīng)用于珠寶、服飾、鞋類、玩具、創(chuàng)意DIY作品的設(shè)計(jì)和制造；建筑工程：可應(yīng)用于建筑模型風(fēng)動(dòng)實(shí)驗(yàn)和效果展示，建筑工程和施工（AEC）模擬；教育：可應(yīng)用于模型驗(yàn)證科學(xué)假設(shè)，用于不同學(xué)科實(shí)驗(yàn)、教學(xué)。在北美的一些中學(xué)、普通高校和軍事院校，3D打印機(jī)已經(jīng)被用于教學(xué)和科研；個(gè)性化定制：可提供基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)下載、電子商務(wù)的個(gè)性化打印定制服務(wù)。

從市場(chǎng)應(yīng)用份額看，3D打印技術(shù)應(yīng)用在汽車及零配件領(lǐng)域占37%，在消費(fèi)品領(lǐng)域占18.2%，應(yīng)用于航空航天和國(guó)防軍工占13.7%，在商業(yè)機(jī)器領(lǐng)域占11.2%，在醫(yī)療領(lǐng)域占8.8%，在科研方面占8.6%。

二、我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的問(wèn)題

近年來(lái)，我國(guó)積極探索3D打印技術(shù)的研發(fā)，初步取得成效。自20世紀(jì)90年代初以來(lái)，清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、華南理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等高校，在3D打印設(shè)備制造技術(shù)、3D打印材料技術(shù)、3D設(shè)計(jì)與成型軟件開(kāi)發(fā)、3D打印工業(yè)應(yīng)用研究等方面，開(kāi)展了積極的探索，已有部分技術(shù)處于世界先進(jìn)水平。其中，激光直接加工金屬技術(shù)發(fā)展較快，已基本滿足特種零部件的機(jī)械性能要求，有望率先應(yīng)用于航天、航空裝備制造；生物細(xì)胞3D打印技術(shù)取得顯著進(jìn)展，已可以制造立體的模擬生物組織，為我國(guó)生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尖端科學(xué)研究提供了關(guān)鍵的技術(shù)支撐。目前，依托高校的研究成果，對(duì)3D打印設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作的公司實(shí)體主要有：北京殷華（依托于清華大學(xué)）、陜西恒通智能機(jī)器（依托西安交通大學(xué)）、湖北濱湖機(jī)電（依托華中科技大學(xué)）。這些企業(yè)都已實(shí)現(xiàn)了一定程度的產(chǎn)業(yè)化，部分企業(yè)生產(chǎn)的便攜式桌面3D打印機(jī)的價(jià)格已具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，成功進(jìn)入歐美市場(chǎng)。

一些中小企業(yè)成為國(guó)外3D打印設(shè)備的商，經(jīng)銷全套打印設(shè)備、成型軟件和特種材料。還有一些中小企業(yè)購(gòu)買了國(guó)內(nèi)外各類3D打印設(shè)備，專門為相關(guān)企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)提供服務(wù)。其中，廣東省工業(yè)設(shè)計(jì)中心、杭州先臨快速成型技術(shù)有限公司等企業(yè)，設(shè)立了3D打印服務(wù)中心，發(fā)揮科技人才密集的優(yōu)勢(shì)，向國(guó)內(nèi)外客戶提供服務(wù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

在家用電器、汽車配件、通信技術(shù)、航天、軍工等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)被越來(lái)越多應(yīng)用到產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)中。在醫(yī)療領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)高水平的醫(yī)院使用3D打印技術(shù)，為患者提供定制的牙齒和骨骼替代物以及具有仿生性能的體內(nèi)植入物。在教育領(lǐng)域，我國(guó)有很多高校購(gòu)買了3D打印設(shè)備，開(kāi)展多個(gè)學(xué)科的教學(xué)和研究工作。目前，中國(guó)已成為美國(guó)、日本、德國(guó)之后的3D打印設(shè)備擁有國(guó)。

3D打印產(chǎn)業(yè)正成為投資熱點(diǎn)。不少原來(lái)從事數(shù)字化技術(shù)、材料技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)的企業(yè)紛紛考慮投資開(kāi)發(fā)3D打印設(shè)備生產(chǎn)和服務(wù)。

資料來(lái)源：《3D打印技術(shù)將掀起“第三次工業(yè)革命”？》，載自《科學(xué)研究動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)快報(bào)》，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家科學(xué)圖書館，2012年10月1日。

目前，我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)處于起步階段，存在一系列影響3D打印產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的問(wèn)題。

第一，缺乏宏觀規(guī)劃和引導(dǎo)。3D打印產(chǎn)業(yè)上游包括材料技術(shù)、控制技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)、軟件技術(shù)，中游是立足于信息技術(shù)的數(shù)字化平臺(tái)，下游涉及國(guó)防科工、航空航天、汽車摩配、家電電子、醫(yī)療衛(wèi)生、文化創(chuàng)意等行業(yè)，其發(fā)展將會(huì)深刻影響先進(jìn)制造業(yè)、工業(yè)設(shè)計(jì)業(yè)、生產(chǎn)業(yè)、文化創(chuàng)意業(yè)、電子商務(wù)業(yè)及制造業(yè)信息化工程。但在我國(guó)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、發(fā)展智能制造業(yè)的相關(guān)規(guī)劃中，對(duì)3D打印產(chǎn)業(yè)的總體規(guī)劃與重視不夠。

第二，對(duì)技術(shù)研發(fā)投入不足。我國(guó)雖已有幾家企業(yè)能自主制造3D打印設(shè)備，但企業(yè)規(guī)模普遍較小，研發(fā)力量不足。在加工流程穩(wěn)定性、工件支撐材料生成和處理、部分特種材料的制備技術(shù)等諸多環(huán)節(jié)，存在較大缺陷，難以完全滿足產(chǎn)品制造的需求。而占據(jù)3D打印產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)地位的一些美國(guó)公司，每年研發(fā)投入占銷售收入的10%左右。目前，歐美一些3D打印企業(yè)依托其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，正加緊謀劃拓展我國(guó)市場(chǎng)。我國(guó)對(duì)3D打印技術(shù)的研發(fā)投入與美國(guó)有較大差距，占銷售收入的比重很少。

第三，產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展。3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要完善的供應(yīng)商和服務(wù)商體系和市場(chǎng)平臺(tái)。在供應(yīng)商和服務(wù)商體系中，包含工業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、3D數(shù)字化技術(shù)提供商、3D打印機(jī)及耗材提供商、3D打印設(shè)備經(jīng)銷商、3D打印服務(wù)商。市場(chǎng)平臺(tái)包含第三方檢測(cè)驗(yàn)證支持、金融支持、電子商務(wù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等支持。而目前國(guó)內(nèi)的3D打印企業(yè)還處于“單打獨(dú)斗”的初級(jí)發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)整合度較低，主導(dǎo)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)發(fā)平臺(tái)尚未確立，技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用還處于無(wú)序狀態(tài)。

第四，缺乏教育培訓(xùn)和社會(huì)推廣。目前，我國(guó)多數(shù)制造企業(yè)尚未接受“數(shù)字化設(shè)計(jì)”、“批量個(gè)性化生產(chǎn)”等先進(jìn)制造理念，對(duì)3D打印這一新興技術(shù)的戰(zhàn)略意義認(rèn)識(shí)不足。企業(yè)購(gòu)置3D打印設(shè)備的數(shù)量非常有限，應(yīng)用范圍狹窄。在機(jī)械、材料、信息技術(shù)等工程學(xué)科的教學(xué)課程體系中，缺乏與3D打印技術(shù)相關(guān)的必修環(huán)節(jié)，還停留在部分學(xué)生的課外興趣研究層面。

三、我國(guó)發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義

當(dāng)前，全球正在興起新一輪數(shù)字化制造浪潮。發(fā)達(dá)國(guó)家為解決近年來(lái)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力下降的難題，大力倡導(dǎo)“再工業(yè)化、再制造化”戰(zhàn)略，提出智能機(jī)器人、人工智能、3D打印技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)，并希望通過(guò)這三大數(shù)字化制造技術(shù)的突破，鞏固和提升制造業(yè)的主導(dǎo)權(quán)。雖然3D打印等數(shù)字化制造的核心技術(shù)仍處在發(fā)展的初級(jí)階段，產(chǎn)業(yè)還不成熟，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、復(fù)雜和特殊產(chǎn)品生產(chǎn)、個(gè)性化服務(wù)等方面已顯示其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。所以，我們應(yīng)充分認(rèn)識(shí)智能制造、數(shù)字化制造對(duì)我國(guó)的深刻影響，加快3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)由“工業(yè)大國(guó)”向“工業(yè)強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)變。

（一）發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可提升我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)水平，提高工業(yè)設(shè)計(jì)能力

傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法往往是先做模具，然后再做出樣品，而運(yùn)用3D打印技術(shù)，無(wú)需模具，就可以把制造時(shí)間降低為以前的1/10到l/5，費(fèi)用降低到1/3以下。一些好的設(shè)計(jì)理念，無(wú)論其結(jié)構(gòu)和工藝多么復(fù)雜，均可以利用3D打印技術(shù)短時(shí)間內(nèi)制造出來(lái)，從而極大地促進(jìn)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，能夠有效克服我國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)能力薄弱的問(wèn)題。

（二）發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可生產(chǎn)出復(fù)雜、特殊、個(gè)性化的產(chǎn)品，有助于攻克技術(shù)難關(guān)

3D打印技術(shù)可為基礎(chǔ)科學(xué)的研究提供重要的技術(shù)支持。在航天、航空、大型武器等裝備制造業(yè)，零部件種類多、性能要求高，需要進(jìn)行反復(fù)測(cè)試。運(yùn)用3D打印技術(shù)，既在研制速度上具有優(yōu)勢(shì)，還可以直接加工出特殊、復(fù)雜的形狀，簡(jiǎn)化裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，化解技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵性能的趕超。在生命科學(xué)的研究和應(yīng)用中，3D打印以“細(xì)胞打印”、“仿生定制”等形式出現(xiàn)，把標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化的機(jī)械加工業(yè)生產(chǎn)方式，應(yīng)用到生物工程、生物制藥和臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，已取得豐碩成果。以生物組織為原材料的制造業(yè)，有望成為高端制造業(yè)的重要組成部分。發(fā)展3D打印技術(shù)，將促進(jìn)我國(guó)在生物能源開(kāi)發(fā)利用、生物和化學(xué)藥劑試驗(yàn)、人體組織和器官再造等領(lǐng)域取得技術(shù)進(jìn)步。

（三）發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，促進(jìn)就業(yè)

隨著3D打印技術(shù)的普及，“大批量的個(gè)性化定制”將成為重要的生產(chǎn)模式。3D打印技術(shù)與現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的緊密結(jié)合，將衍生出新的細(xì)分產(chǎn)業(yè)、新的商業(yè)模式，創(chuàng)造出新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。如，自主創(chuàng)業(yè)者可通過(guò)購(gòu)置或租賃低成本的3D打印設(shè)備（一些3D打印設(shè)備已低于1萬(wàn)元），利用電子商務(wù)等平臺(tái)，為大量消費(fèi)者定制生活用品、文體器具、工藝裝飾品等各類中小產(chǎn)品，激發(fā)個(gè)性化需求，形成一個(gè)數(shù)百億甚至數(shù)千億元規(guī)模的文化創(chuàng)意制造產(chǎn)業(yè)，并增加社會(huì)就業(yè)。

四、我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策建議

（一）制定3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，促進(jìn)其優(yōu)先發(fā)展

建議將3D打印技術(shù)定位為生產(chǎn)業(yè)、文化創(chuàng)意、工業(yè)設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造、電子商務(wù)及制造業(yè)信息化工程的關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)，將該產(chǎn)業(yè)納入優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品目錄。在財(cái)稅金融政策上，鼓勵(lì)企業(yè)投資、研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用3D打印技術(shù)，支持3D打印設(shè)備的進(jìn)出口。

（二）加強(qiáng)3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、行業(yè)協(xié)會(huì)建設(shè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展

積極引導(dǎo)工業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)、3D數(shù)字化技術(shù)提供商、3D打印機(jī)及材料研發(fā)企業(yè)和機(jī)構(gòu)、3D打印服務(wù)應(yīng)用提供商組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，利用有關(guān)學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)的平臺(tái)加強(qiáng)研討和交流，共同推動(dòng)3D打印技術(shù)研發(fā)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定。促進(jìn)3D打印技術(shù)發(fā)展的市場(chǎng)建設(shè)，包括3D打印電子商務(wù)平臺(tái)、3D打印數(shù)據(jù)安全和產(chǎn)權(quán)保護(hù)機(jī)制、3D打印技術(shù)及關(guān)聯(lián)項(xiàng)目投融資機(jī)制等，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

（三）加大科技扶持力度，提升3D打印技術(shù)水平

設(shè)立3D打印產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)基金，重點(diǎn)推進(jìn)數(shù)字化技術(shù)、軟件控制、打印裝置、材料技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。在研發(fā)扶持中，要注意建立公平、公正的研發(fā)績(jī)效評(píng)估體系，鼓勵(lì)各研發(fā)主體探索不同的技術(shù)路徑。加強(qiáng)對(duì)3D打印產(chǎn)學(xué)研合作的支持，特別對(duì)實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)在市場(chǎng)銷售、推廣上給予政策支持。