淺析3D打印技術的發展

摘 要：被稱為“帶三次工業革命重要標志之一”的3D技術越來越多的走進了人們的生活當中。這項技術是一項具有工業革命意義的高新制造技術，代表了世界制業最新發展趨勢。3D技術的應用對于加快制造業發展和推進信息化和工業化融合有著重要的意義，對于促進工業轉型升級有著引領作用。本文在對3D技術和產業的發展進行了研究。

關鍵詞：3D打印；新材料；數字化；發展趨勢

在信息傳播迅速的當今社會，經常會有代表新鮮事物的詞語出現在公眾視野。隨著3D打印這個詞的頻頻出現，越來越多的人們也開始了解3D打印。

3D打印是增材制造的俗稱，其核心是數字化、智能化制造與材料科學的結合。與傳統上對原材料進行切削的減材料制造法正相反，3D打印的過程好比用磚頭砌墻，逐層增加材料，最終形成物件。早在1982年，美國一家紫外線設備生產企業，嘗試把光學技術應用于快速成型領域。這種技術將一種液態光敏樹脂倒入容器中，在容器里放置一個升降平臺，容器上方的紫外激光器根據計算機指令照射液面，所到之處，材料會發生光聚合反應，迅速從液態轉變為固態，當一層完成后，未被照射的地方仍保持液態，此時在液面以下0.05毫米的升降平臺會下降一層，激光器開始照射第二層，這個過程不斷重復，直到整個物件制造完畢。這項立體光刻技術就是最早的3D打印。

3D打印不需要模具，可以直接進行樣品原型制造，因而大大縮短了從圖紙到實物的時間。3D打印的“耗材”范圍非常廣泛，例如人造橡膠、塑料、金屬，甚至生物材料，其應用范圍已經滲入生物醫療、航空、汽車、工業設計等多個行業，且仍在不斷拓寬。甚至就連美國海軍都購買了90臺機器用于航空領域的研發。很多國家的高新實驗室里也正在實踐一些更具雄心的想法：澳大利亞的研究人員加快了制造金屬零件的速度，試制出打印汽車金屬零部件的設備；意大利的—個研究團隊正開發用于特種建筑的3D打印機，計劃使用月球塵埃為材料，在月球上快速建造人類基地等。

隨著3D打印技術的不斷成熟，3D打印機已不再是設計師和科學家的專屬機器，3D打印機在一些歐美發達國家的應用已經相當普遍。它已經從實驗室和工廠逐漸走進學校和家庭。3D打印的衣服和鞋子已經多次出現在全球各大時裝展，3D打印的餅干和蛋糕已經成為一些家庭餐桌上最受歡迎的小點心，3D打印的咖啡桌和個性家具頗受年輕人的喜愛，而在自行車和汽車等交通工具的設計中也越來越多地體現出3D打印元素。從小朋友的牙刷和定制玩具，到父母的立體婚紗照，再到爺爺奶奶的助聽器和義齒，3D打印讓家庭中的每個成員都感到驚喜并從中受益。3D打印技術逐漸從打印物體外形過渡到打印物體內部構成，最終發展到可以打印物體的高級功能和行為的階段，因此我們相信：在不遠的將來，每個人都可以在家中打印可通話的手機、爬來爬去的迷你機器人、以及其他新奇好玩的電子產品。

而對于我們，對基礎加工制造業非常重要的國家，3D打印技術以及3D打印機的普及相對緩慢。2008年金融危機之后，那些缺乏基礎加工工業的國家深刻認識到制造業對于國民經濟的重要性，繼而轉向對基礎制造業的重視和技術改革。雖然第三次工業革命還未真正到來，但3D打印、人工智能、新材料、新一代信息技術等一系列關鍵技術的成熟和產業化，都透露出對新一輪工業革命的呼之欲出。隨著越來越多新技術的成熟，傳統的制造手段和生產模式將被取代；人力成本低廉的優勢必然喪失；傳統制造業的國際分工格局，正逐漸被新技術帶來的分散化生產以及消費者多元化的需求打破。如果未來在以新技術為代表的數字化制造業上失去話語權，中國制造業將遭遇殘酷的打擊。令人欣慰的是，在中國北京、西安、成都和武漢等城市，政府已經陸續開始著手對3D打印相關產業進行布局和規劃，從設備研發、軟件設計、材料制備和技術服務等眾多環節全面鼓勵發展3D打印產業。希望中國能夠把握此次制造業轉型改革機遇，成為世界3D打印產業強國。

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