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3D打印技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展
隨著工業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的加工工藝已無(wú)法滿足現(xiàn)代工業(yè)部件的加工需求，許多異形結(jié)構(gòu)利用傳統(tǒng)加工（包括五軸加工中心）很難加工或根本不能加工。隨即3D打印機(jī)應(yīng)運(yùn)而生……
3D打印機(jī)看似復(fù)雜，卻很簡(jiǎn)單，也許你會(huì)為它神奇的能力而震撼，也許你會(huì)為它的高科技而驚呆，其實(shí)從1916年愛(ài)因斯坦提出激光原理時(shí)，已經(jīng)為1986年第一臺(tái)3D打印機(jī)的出現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。說(shuō)起3D打印機(jī)的原理其實(shí)一點(diǎn)也不復(fù)雜。
3D打印就是斷層激光掃描燒結(jié)的逆過(guò)程，斷層掃描就是把某個(gè)三位模型“切”成無(wú)數(shù)疊加的片；3D打印就是一片一片的打印，然后疊加到一起，成為一個(gè)立體物體。其優(yōu)勢(shì)就是在于傳統(tǒng)的加工方法是利用去除材料進(jìn)行加工，而3D打印則是增加材料進(jìn)行加工。這樣與傳統(tǒng)加工方式相比，3D打印機(jī)生產(chǎn)有材料利用率高，加工成型速度快，時(shí)間短，成型產(chǎn)品密度更均勻等優(yōu)勢(shì)，其中最大的優(yōu)勢(shì)在于不再受制于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，只要設(shè)計(jì)師能想出的結(jié)構(gòu)，3D打印機(jī)都能幫他實(shí)現(xiàn)。
傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，往往是先開(kāi)模具，然后再做手板，而運(yùn)用3D打印技術(shù)，無(wú)需開(kāi)模，可以把制造時(shí)間減少，費(fèi)用降低，對(duì)成本更好的控制。而一些好的設(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)了產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，有效改善工業(yè)設(shè)計(jì)能力薄弱的問(wèn)題。
3D打印需要依托多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，至少包括以下方面：
信息技術(shù)：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，并且根據(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：3D打印以“每層的疊加”為加工方式。要生產(chǎn)高精度的產(chǎn)品，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)：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)。
3D打印機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域及其廣泛，從尋常百姓家的鍋碗瓢盆，到關(guān)系到國(guó)家安全的國(guó)防事業(yè)，幾乎各種領(lǐng)域都可以有他的身影。他的應(yīng)用對(duì)象可以是任何行業(yè)，只需要這些行業(yè)提供3D數(shù)據(jù)模型或原型，3D打印機(jī)均可以加工。其中這些行業(yè)中對(duì)3D打印機(jī)需求較大的包括政府、航空航天、醫(yī)療設(shè)備、高科技研發(fā)、教育業(yè)以及制造業(yè)。
醫(yī)療行業(yè)：從2010年美國(guó)成功打印活體器官開(kāi)始，似乎直接打印人體也并不是不可能，它更類似于克隆技術(shù)，他打印出來(lái)的活體器官不會(huì)與患者排斥。他還可以打印骨骼、牙齒等。我們可以預(yù)計(jì)在將來(lái)3D打印機(jī)的發(fā)展中，在醫(yī)療方面會(huì)引入一個(gè)全新的人體植入概念，讓更多的患者看到希望。
產(chǎn)品研發(fā)：我們可以利用3D打印技術(shù)快速制造手板模型，這樣不但保留原有結(jié)構(gòu)的特征，同時(shí)還可以做比例縮減，縮短加工時(shí)間短，降低生產(chǎn)成本，減少產(chǎn)品改良時(shí)間，更適合產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)。
建筑設(shè)計(jì)：在建筑業(yè)，工程師和設(shè)計(jì)師們已經(jīng)開(kāi)始使用3D打印機(jī)打印建筑模型，這種方法快速、低成本、環(huán)保，同時(shí)制作精美。完全符合設(shè)計(jì)者的要求，切有節(jié)省大量的材料和時(shí)間。
食品產(chǎn)業(yè)。沒(méi)錯(cuò)，就是“打印”食品。研究人員已經(jīng)開(kāi)始嘗試打印巧克力了。或許在不久的將來(lái)，很多看起來(lái)一模一樣的食品就是用食品3D打印機(jī)“打印”出來(lái)的。當(dāng)然，到那時(shí)可能人工制作的食品會(huì)貴很多倍。 、
汽車制造業(yè)。不是說(shuō)你的車是3D打印機(jī)打印出來(lái)的（當(dāng)然或許有一天這也有可能），而是說(shuō)汽車行業(yè)在進(jìn)行安全性測(cè)試等工作時(shí)，會(huì)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(shí)降低成本。
配件、飾品。這是最廣闊的一個(gè)市場(chǎng)。在未來(lái)不管是你的個(gè)性筆筒，還是有你半身浮雕的手機(jī)外殼，抑或是你和愛(ài)人擁有的世界上獨(dú)一無(wú)二的戒指，都有可能是通過(guò)3D打印機(jī)打印出來(lái)的。甚至不用等到未來(lái)，現(xiàn)在就可以實(shí)現(xiàn)。
3D技術(shù)的國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)近幾年剛開(kāi)始發(fā)展，企業(yè)開(kāi)始了解這種加工方式但不認(rèn)可，一方面是由于企業(yè)不能擺脫傳統(tǒng)制造業(yè)的思維方式，另一方面則是由于加工成本過(guò)高，部件不宜利用3D打印機(jī)進(jìn)行批量生產(chǎn)。而且國(guó)內(nèi)打印機(jī)的發(fā)展還有以下缺陷
1.缺乏教育培訓(xùn)和社會(huì)推廣
目前，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。更有一切企業(yè)根本不知道3D打印是什么樣的東西。而在教育教學(xué)方面，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打印相關(guān)的必修環(huán)節(jié)，3D打印停留在部分學(xué)生的課外興趣研究層面。得不到深入研究。
2．企業(yè)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)等諸多具體環(huán)節(jié)，存在較大缺陷，難以完全滿足產(chǎn)品制造的需求。
3．產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展
3D打印行業(yè)的發(fā)展需要完善的供應(yīng)商和服務(wù)商體系、市場(chǎng)平臺(tái)。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”的初步發(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)。
而在國(guó)外特別是美國(guó)，3D打印技術(shù)要比在國(guó)內(nèi)發(fā)展早，企業(yè)早已熟知這種可能對(duì)世界加工制造業(yè)帶來(lái)革命的新技術(shù)。所以相較于國(guó)內(nèi)，美國(guó)對(duì)3D打印技術(shù)的研發(fā)生產(chǎn)投資都遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于我國(guó)。
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)家面對(duì)近年來(lái)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的下降，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（300024）、人工智能、3D打印是實(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)，加快3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展，可推動(dòng)我國(guó)由“工業(yè)大國(guó)”向“工業(yè)強(qiáng)國(guó)”的轉(zhuǎn)變。
3D打印的未來(lái)
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”，這充分可以看出3D 打印機(jī)將來(lái)不是要取代某一個(gè)制造業(yè)，而是要取代幾乎所有的制造業(yè)。未來(lái)你想要什么，只需下載圖紙，按一下‘打印’鍵，就可以去喝咖啡聽(tīng)音樂(lè)了，剩下的所有事，請(qǐng)統(tǒng)統(tǒng)交給打印機(jī)。
未來(lái)的3D打印我們可以做什么？也許我們的房屋不在是人工建造的而是用3D打印機(jī)打印一個(gè)，我們不會(huì)受食物的匱乏而限制，想吃什么自己打；家里的常用物品不在需要購(gòu)買，需要杯子自己打印一個(gè)，可以看出，3D打印會(huì)在將來(lái)給我們帶來(lái)的便捷之處。
3D打印機(jī)的未來(lái)或?qū)o(wú)所不能，只需要一個(gè)想法，一些材料，一臺(tái)3D打印機(jī)，就能將腦中的一切轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)體
高新區(qū)3D打印技術(shù)的發(fā)展設(shè)想和對(duì)策
采取財(cái)稅金融政策上積極支持、積極引導(dǎo)建立行業(yè)協(xié)會(huì)，鼓勵(lì)研發(fā)，加強(qiáng)教育培訓(xùn)等措施，進(jìn)一步促進(jìn)3D打印社會(huì)化推廣。
——制定數(shù)字化制造規(guī)劃，促進(jìn)3D產(chǎn)業(yè)優(yōu)先發(fā)展
建議將3D打印技術(shù)定位為生產(chǎn)性服務(wù)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，支持3D打印設(shè)備的進(jìn)出口。
——加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、行業(yè)協(xié)會(huì)建設(shè)，推動(dòng)3D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)平臺(tái)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打印及周邊項(xiàng)目投融資機(jī)制等，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
——加大科技扶持力度，提升3D打印技術(shù)水平
設(shè)立專項(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、社會(huì)推廣上給予政策支持。
——加強(qiáng)教育培訓(xùn)，促進(jìn)3D打印社會(huì)化推廣
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)和周邊應(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)中心，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)。