3D打印(论文)

3D打印
摘要：与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。

这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件。

关键词：3D打印、发展情况、优缺点、应用
引言：前不久澳大利亚展出了使用3D打印制作的高精密的涡轮，在更早之前，德国更是利用3D打印实现了实物的远距离传输。

3D打印一次又一次地发挥着塔的魔力，给我们的生活带来了无尽的惊喜。

1、什么是3D打印
3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。

2、3D打印的发展情况
美国和欧洲在3D打印技术的研发及推广应用方面处于领先地位。

美国是全球3D打印技术和应用的领导者，欧洲十分重视对3D打印技术的研发应用。

除欧美外，其他国家也在不断加强3D打印技术的研发及应用。

澳大利亚在2013年制定了金属3D打印技术路线；南非正在扶持基于激光的大型3D打印机器的开发；日本着力推动3D打印技术的推广应用；中国3D打印设计服务市场快速增长；已有几家企业利用3D打印制造技术生产设备和提供服务。

随着汽车、航空航天、工业和医疗保健等领域市场需求的增加，3D打印服务的社会需求量将逐年增长。

3D打印技术在国内掀起了一股技术创新热，全球制造业格局已经开始出现革新的趋势。

3D技术在工业制造、医疗领域、文化创意和教育等领域有着广泛的应用。

其技术优势在于让企业新产品开发周期大大缩短，从而节约开发成本，提高企业市场竞争力。

作为产品3D 效果展示的技术保障，3D可视化呈现在国内也获得了广泛的应用，许多传统制造业行业企业也都嵌入了3D可视化技术，使用基于各类引擎的3D可视化呈现技术来设计和展示产品，已经成为行业发展的趋势。

3、3D打印的优缺点
首先3D打印技术可以加工传统方法难以制造的零件。

过去传统的制造方法就是一个毛坯，把不需要的地方切除掉，是多维加工的，或者采用模具，把金属和塑料融化灌进去得到这样的零件，这样对复杂的零部件来说加工起来非常困难。

立体打印技术对于复杂零部件而言具有极大的优势，立体打印技术可以打印非常复杂的东西。

其次实现了首件的净型成形，这样后期辅助加工量大大减小，避免了委外加工的数据泄密和时间跨度，尤其适合一些高保密性的行业，如军工、核电领域。

再次由于制造准备和数据转换的时间大幅减少，使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低，特别适合新产品的开发和单件小批量零件的出产。

这些速度快、高易用性等优势使得3D打印成为一种潮流，并且在很多领域得到了应用。

如今3D打印机已经在建筑设计、医疗辅助、工业模型、复杂结构、零配件、动漫模型等领域都已经有了一定程度的应用。

尤其在飞机、核电和火电等使用重型机械、高端精密机械的
行业，3D打印技术“打印”的产品是自然无缝连接的，结构之间的稳固性和连接强度要远远高于传统方法。

事实上，3D打印技术要成为主流的生产制造技术还尚需时日。

3D打印机21世纪初的实际使用仍属于快速成型范畴，即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造，业内也将这类原型称作手板。

据统计，3D打印机生产的产品中80%依旧是产品原型，仅有20%是最终产品。

虽然3D打印机技术在21世纪初已取得不小的进步，比如材料增多、打印机和原材料价格逐渐下降，但在2012年左右，依旧是一项年轻的技术，在没有变得更加成熟和廉价前，并不会被企业大规模采用。

3D打印的优缺点同样突出
上海同济大学教授、现代制造技术研究所名誉所长张曙认为：“过去，我们只是当3D 打印是一种快速成形技术，但现在工业领域的应用，可以让设计、创意与生产分开，可以实现减少库存的生产，等于提供了新的商务模式，就势必会引起制造业的变革。

但3D打印的技术还存在很多难题，加工精度、材料应用等方面，在制造业的应用不是一时半刻能够实现的”。

4、3D打印的应用
①3D打印成为工业化力量
3D打印原先只能用于制造产品原型以及玩具，而在2013年它将成为工业化力量。

事实上，一些3D打印的零部件已经被应用于飞机上，这些零部件能够让飞机变得更轻、更省油。

该技术也将被国防、汽车等工业应用于特种零部件的直接制造。

总之，在你不知不觉的情况下通过3D打印制造的飞机、汽车乃至家电的零部件数量将越来越多。

②3D打印开始治病救人
因为3D打印产品可以根据确切体型匹配定制，通过3D打印制造的医疗植入物将提高你身边一些人的生活质量。

这种技术已被应用于制造更好的钛质骨植入物、义肢以及矫正设备。

打印制造软组织的实验已在进行当中，很快通过3D打印制造的血管和动脉就有可能应用于手术之中。

最理想的情况是，3D打印技术在未来某一天有可能使定制药物成为现实，并缓解甚至消除器官供体短缺的问题。

③定制化成为常态
通过3D打印技术，创新公司将凭借与竞争对手的标准化产品相同的价格为用户提供定制化体验，该产品将根据你自己确切的具体信息进行定制，通过3D打印制造并直接送到你的家门口。

起初，这种体验可能包括制造定制智能手机外壳这样的新奇物品或是为标准化工具进行符合人体工程学的改造，但它很快就会扩张到新的市场。

④产品创新速度加快
由于运用3D打印的快速原型制造技术能够缩短把产品概念转化为成熟产品设计的时间，设计人员将能够专注于产品的功能。

迅速降低的成本、功能得到改进的设计软件以及越来越多的打印材料意味着设计人员将能更方便地使用3D打印机，使他们能够在设计的早期阶段就打印出原型产品、进行修改以及重新打印等等，从而加速创新，其结果将是更好的产品以及更快的设计速度。

⑤创新的商业模式
你今后将有机会投资购买一家3D打印公司的IPO。

新一代公司将作为发明家、黑客以及“制造者”大量涌现，利用3D打印技术创造新的产品，并向蓬勃发展的3D打印机市场提供服务。

3D打印将催生出创造性的新商业模式。

⑥3D打印店
3D打印店将开始出现，它们最初会凭借高品质的3D打印技术为本地市场提供服务。

零售商开始“运送设计，而不是产品”。

在这种情况下，本地的3D打印店有一天将成为你获取自己定制的本地制造产品的地方，就像如今你在本地沃尔玛商场内冲印照片一样。

⑦3D打印开始广泛应用于电影工业
由于3D打印是一种快速成型技术，对于制作复杂电影道具具有成本低，时间快的优势高仿真的电影道具已经使用了3D打印技术来制作面具模型，汽车模型和其他功能性道具。

⑧具备神奇特性的新产品
3D打印技术可以在制造过程中控制所用材料，精度可达分子和原子级别。

通过3D打印机制造的新产品将融新材料、纳米尺度以及印刷电子器件于一体。

随着对未来可行的商用3D打印机的研究不断完善，我们可以期待令人兴奋和向往的新产品携惊人的特性出现在世人面前。

总结：
随着3D打印技术地发展，必将给我们的生活带来丰富多彩的变化，坐上3D打印的汽车、品尝3D打印的食物都将成为可能。