近幾年3D打印成了超前科技的代言詞,，火遍。其實3D打印并不能算是一項新技術(shù),，它早在20世紀(jì)80年代便已產(chǎn)生,，只是因為成本巨大，在zui近幾年才進軍藝術(shù)界和工業(yè)界,，用以制造假肢,、汽車零部件、家具和珠寶等,。

　　一,、3D打印的工作原理及其應(yīng)用方向

　　工作原理

　　3D打印是添加劑制造技術(shù)的一種形式，在添加劑制造技術(shù)中三維對象是通過連續(xù)的物理層創(chuàng)建出來的,。3D打印機相對于其他的添加劑制造技術(shù)而言,，具有速度快，價格便宜,，高易用性等優(yōu)點,。3D打印機就是可以打印出真實3D物體的一種設(shè)備，功能上與激光成型技術(shù)一樣,，采用分層加工,、迭加成形，即通過逐層增加材料來生成3D實體,，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)*不同,。稱之為打印機是參照了其技術(shù)原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似,。

　　每一層的打印過程分為兩步,，首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小,，且不易擴散,。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結(jié),，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài),。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被打印成型,，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可刨出模型,，而剩余粉末還可循環(huán)利用,。

　　打印耗材由傳統(tǒng)的墨水、紙張轉(zhuǎn)變?yōu)槟z水,、粉末,，當(dāng)然膠水和粉末都是經(jīng)過處理的特殊材料，不僅對固化反應(yīng)速度有要求,，對于模型強度以及打印分辨率都有直接影響,。目前的3D打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)600dpi分辨率，每層厚度只有0.01毫米,，即使模型表面有文字或圖片也能夠清晰打印,。當(dāng)然受到噴打印原理的限制，打印速度勢必不會很快,，目前較先進的產(chǎn)品可以實現(xiàn)每小時25毫米高度的垂直速率，相比早期產(chǎn)品有10倍提升,，而且可以利用有色膠水實現(xiàn)彩色打印,，色彩深度高達24位。

　　由于打印精度高,，打印出的模型品質(zhì)自然不錯,。除了可以表現(xiàn)出外形曲線上的設(shè)計，結(jié)構(gòu)以及運動部件也不在話下,。如果用來打印機械裝配圖,，齒輪、軸承,、拉桿等都可以正?；顒樱惑w,、溝槽等形態(tài)特征位置準(zhǔn)確,，甚至可以滿足裝配要求，打印出的實體還可通過打磨,、鉆孔,、電鍍等方式進一步加工。同時粉末材料不限于砂型材料,，還有彈性伸縮,、高性能復(fù)合、熔模鑄造等其它材料可供選擇,。

　　發(fā)展現(xiàn)狀

　　3D打印,，過去在科研、教學(xué)或者制造領(lǐng)域被稱為快速成型技術(shù),。3D打印這個更為形象的叫法快速被大眾接受和普及,。隨著材料科學(xué)的快速發(fā)展,，快速成型技術(shù)正在各個領(lǐng)域均有極大延伸，比如打印建筑物,、打印汽車,、打印人體器官、打印骨骼,，而且我們還可以用3D打印機打印自己設(shè)計的衣服,。我們首先用掃描儀對自己的身體進行一下掃描，這樣就能得到我們身材的尺寸,，然后通過CAD對掃描數(shù)據(jù)進行加工和修改,，這樣我們就可以自己打印出衣服和褲子。

　　目前美國的3D打印技術(shù)較為,，應(yīng)用范圍更廣,。而在國內(nèi)，今年1月份,，華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長史玉升帶領(lǐng)的團隊成功研制出世界上zui大的3D立體打印機,，并且憑借這一研究成果入選兩院院士評選的2011年中國科技進展，中國的3D打印正在快速發(fā)展,，從工業(yè)和制造業(yè)應(yīng)用開始朝個人和小型化方向發(fā)展,。

　　3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域

　　食品行業(yè)英國埃克塞特大學(xué)研究人員,，去年推出世界*3D巧克力打印機,。是了，你沒有看錯,。研究人員已經(jīng)開始嘗試打印巧克力了,。或許在不久的將來,，很多看起來一模一樣的食品就是用食品3D打印機打印出來的,。當(dāng)然，到那時可能人工制作的食品會貴很多倍,。

　　建筑設(shè)計

　　在建筑業(yè)里,，工程師和設(shè)計師們已經(jīng)接受了用3D打印機打印的建筑模型，這種方法快速,、成本低,、環(huán)保，同時制作精美,。*合乎設(shè)計者的要求,，同時又能節(jié)省大量材料。

　　醫(yī)療行業(yè)

　　zui近,，一位83歲的老人由于患有慢性的骨頭感染,，因此換上了由3D打印機打印出來的下顎骨,，這是世界上*使用3D打印產(chǎn)品做人體骨骼的案例。

　　汽車制造業(yè)

　　不是說你的車是3D打印機打印出來的（當(dāng)然或許有一天這也有可能）,，而是說汽車行業(yè)在進行安全性測試等工作時,，會將一些非關(guān)鍵部件用3D打印的產(chǎn)品替代，在追求效率的同時降低成本,。

　　傳統(tǒng)制造業(yè)

　　傳統(tǒng)制造業(yè)也需要很多3D打印產(chǎn)品,，因為3D打印無論是在成本、速度和度上都要比傳統(tǒng)制造好很多,。而3D打印技術(shù)本身非常適合大規(guī)模生產(chǎn),，所以制造業(yè)利用3D技術(shù)能帶來很多好處，甚至連質(zhì)量控制都不再是個問題,。

　　科學(xué)研究

　　美國德雷塞爾大學(xué)的研究人員通過對化石進行3D掃描,，利用3D打印技術(shù)做出了適合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征,，同時還做了比例縮減,，更適合研究。

　　產(chǎn)品原型

　　比如微軟的3D模型打印車間,，在產(chǎn)品設(shè)計出來之后，通過3D打印機打印出來模型,，能夠讓設(shè)計制造部門更好的改良產(chǎn)品,，打造出更出色的產(chǎn)品。

　　文物保護

　　博物館里常常會用很多復(fù)雜的替代品來保護原始作品不受環(huán)境或意外事件的傷害,，同時復(fù)制品也能將藝術(shù)或文物的影響傳播給更多的人,。zui近史密森尼博物館就因為原始的托馬斯。杰弗遜要放在弗吉尼亞州展覽,，所以博物館用了一個巨大的3D打印替代品放在了原來雕塑的位置,。

　　配件、飾品

　　這是zui廣闊的一個市場,。在未來不管是你的個性筆筒,，還是有你半身浮雕的手機外殼，抑或是你和愛人擁有的世界上*的戒指,，都有可能是通過3D打印機打印出來的,。甚至不用等到未來，現(xiàn)在就可以實現(xiàn),。

　　3D打印其實就是一種快速成形制造技術(shù),，那么理論上3D打印就可以應(yīng)用于國民經(jīng)濟體系中任何與制造有關(guān)行業(yè)，但是由于受到原材料和打印機價格等方面因素的制約,，目前3D打印主要在以下幾個方面有著廣泛的應(yīng)用：1,、工業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計,、試制及快速打印成形。2,、個性化產(chǎn)品設(shè)計及快速打印制造,；3、各種創(chuàng)意產(chǎn)品,、玩具,、禮物、文物,、動漫游戲角色及人物模型等克隆復(fù)制,；4、3D照相館,；5,、醫(yī)療行業(yè)人體器官、醫(yī)療器械打??；6、建筑模型制作,；7,、教育、科研,、軍事等行業(yè)的應(yīng)用,。我們仔細觀察這些領(lǐng)域，會發(fā)現(xiàn)一個共同點,，那就是需要快速制造,。在新產(chǎn)品的研發(fā)過程中，樣品的設(shè)計不可能先制造出生產(chǎn)機器,，再去制造出樣品,，這樣不僅會耗時耗力，而且一旦產(chǎn)品的研制出現(xiàn)問題,，那么就會造成錢財?shù)睦速M,，同時這樣的生產(chǎn)周期很長。而3D打印則很好的解決了這個問題,，首先樣品的制造速度很快,，不用等上很長時間。其次,，即使產(chǎn)品研發(fā)失敗也不會造成很大的損失,。

　　二、3D打印的發(fā)展前景

　　對于3D打印的發(fā)展前景這個話題的論述，我們需要了解3D打印的具體有哪些特點和優(yōu)勢,，其次我們還需要分析3D打印目前在市場上的反應(yīng)如何,。

　　3D打印的技術(shù)的長處

　　1、制造速度快,。3D打印機技能是并行工程中進行雜亂原型或許零件制造的有用手法,，能使商品描繪和模具出產(chǎn)同步進行，然后進步公司研制功率,，縮短商品描繪周期,，極大的降低了新品開發(fā)的本錢及危險，關(guān)于外形尺寸較小,，異形的商品特別適用,。

　　CAD/CAM技能的集成描繪制造一體化一向來說是如今的一個難點，計算機輔佐技能（CAPP）在現(xiàn)階段因為還無法與CAD,、CAM,？*的無縫對接，這也是制約制造業(yè)信息化一向以來的難點之一,，而快速成型技術(shù)能集成CAD,、CAM、激光技能,、數(shù)控技能,、化工、資料工程等多項技能,，使得描繪制造一體化的概念完滿完結(jié),。*再現(xiàn)三維作用通過疾速成型制造完結(jié)的零部件，*實在的再現(xiàn)三維外型,，無論外表面的異形曲面仍是內(nèi)腔的異形孔，都能夠?qū)嵲跍?zhǔn)確的完結(jié)外型,，基本上不再需求再憑借外部設(shè)備進行修正

　　2,、資料品種繁復(fù)。到當(dāng)前為止,，各類3D打印機設(shè)備上所運用的資料品種有許多,，樹脂、尼龍,、塑料,、白臘、紙以及金屬或陶瓷的粉末,，基本上滿意了絕大多數(shù)商品對資料的機械功用需求,。發(fā)明明顯的經(jīng)濟效益與傳統(tǒng)機械加工辦法比擬，開發(fā)本錢上節(jié)省10倍以上，相同,，疾速成型技能縮短了公司的商品開發(fā)周期,，使的在新品開發(fā)進程中呈現(xiàn)重復(fù)修正描繪方案的疑問大大削減，也基本上消除了修正模具的疑問,，發(fā)明的經(jīng)濟效益是清楚明了的,。

　　3、運用職業(yè)范疇廣泛,。3D,？打印通過這些年的開展，已基本上構(gòu)成了一套體系,，相同,，可運用的職業(yè)也逐步擴展，從商品描繪到模具描繪與制造,，資料工程,、醫(yī)學(xué)研討、文化藝術(shù),、修建工程等等都逐步的運用3D打印,，使得3D？打印有著寬廣的遠景,。

　　3D打印技術(shù)的未來

　　根據(jù)目前3D打印的現(xiàn)狀和其優(yōu)勢以及技術(shù)特點,，我們可以做出以下的判斷：未來3D打印會朝著兩端發(fā)展：激光技術(shù)適合更復(fù)雜的生產(chǎn)，而熔融技術(shù)則更適合家用和小規(guī)模的制造,?？偟膩砜矗袊?D打印產(chǎn)業(yè)化的條件已經(jīng)成熟,，未來幾年將是市場擴展的成長期,。可以對3D打印的發(fā)展趨勢做出預(yù)見：3D打印既是制造業(yè),，更是服務(wù)業(yè),。近中期，將會與傳統(tǒng)的制造技術(shù)形成互補,。相較于傳統(tǒng)生產(chǎn)方式,，3D打印技術(shù)的確是重大的變革，但目前和近中期還不具備推動第三次工業(yè)革命的本領(lǐng),，也不會是傳統(tǒng)制造業(yè)的*,。3D打印技術(shù)雖然也許會重振部分發(fā)達國家制造業(yè)競爭力，但是短期內(nèi)還難以顛覆整個傳統(tǒng)制造業(yè)模式,。從長期來看,，3D打印技術(shù)其實就是顛覆性、破壞性的技術(shù)。當(dāng)前,，3D打印技術(shù)的應(yīng)用迄今被局限于利基市場（Niche Market,，即高度專門化的需求市場）或細分市場（Market Segmentation），如醫(yī)療或模具,。但根據(jù)克里斯滕森的理論,，顛覆性技術(shù)會不斷發(fā)展，以低成本滿足較市場的需要,，然后采取農(nóng)村包圍城市的方式逐步奪取天下,。盡管3D打印主要適用于小批量生產(chǎn)，但是其打印的產(chǎn)品可以遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品更輕便,、更堅固,、定制化、直接組裝成型,。3D打印的另一個顛覆性特征是：單臺機器能創(chuàng)建各種*不同的產(chǎn)品,。而傳統(tǒng)制造方式需要改變流水線才能完成定制生產(chǎn)，其過程需要昂貴的設(shè)備投資和長時間的工廠停機,。不難想象,，未來的工廠可以用同一個車間的3D打印機既制造茶杯，又制造汽車零部件和量身定制的醫(yī)療產(chǎn)品,。

　　3D打印可以在提升工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)水平的同時有助于攻克技術(shù)難關(guān),，可以提高工業(yè)設(shè)計能力，可以生產(chǎn)出復(fù)雜,、特殊,、個性化產(chǎn)品，可以形成新的經(jīng)濟增長點,，促進就業(yè)3D打印技術(shù)顯示出巨大的潛在優(yōu)勢,。未來的3D打印將在民用和工業(yè)應(yīng)用兩方面獲得不可思議的進展。未來3D打印機生產(chǎn)的產(chǎn)品將*,。從長遠看,，這項技術(shù)應(yīng)用范圍之廣將超乎想象，zui終將給人們的生產(chǎn)和生活方式帶顛覆式的改變,。