浅谈3D打印的发展现状分析

摘 要：随着我国科学技术水平的不断提升，我国对于新兴技术的研发实力也不断增强，3D 打印技术也是日益成熟，尤其在国家提出的“2025智能制造”这个大背景下，技术水平更是突飞猛进，在各个行业都占有很重要的的地位，本文从3D打印技术特点入手，来分析3D打印的发展现状，希望对促进其应用做出积极贡献。

关键词：3D打印;智能制造;发展现状

3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，又称增材制造 ，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。完全颠覆了传统加工制造行业减材制造的理念和模式，零件的制造从以往的减材变成了增材，同时也提高了零件的制造速度与对复杂零件的可行性。正因为它擁有这些优点，所以它才能在这激烈的市场竞争环境里，在各个行业里面占有一席之地。

1.3D打印的发展

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，当时打印机内部装上液体或粉末的材料，然后通过电脑控制把“打印材料”叠加在一起，这就是被称为3D立体打印技术。但是早期只是用于少数人的实验中，在技术的不断积累，美国科学家开发了一台商业3D打印机，美国公司也紧跟着开始开发3D打印机，，此后 3D 打印技术进入了飞速发展阶段，各个国家的3D技术正在逐步提高，我国也紧随其后发明了用于打印塑料制品的 3D 打印机。21世纪，更是达到一个小高峰。

打印材料上，从以前打印塑料到现在尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、https：//baike.baidu.com/item/%E9%95%80%E9%93%B6树脂、石膏都能够打印，美国出现了3D打印汽车，3D打印飞机，以及3D打印金属手枪，以及现在也出现了3D打印的器官，打印方式上，也出现了很多类型，挤压、线、粒状、粉末层喷头、层压、光聚合。

2.3D打印的特点

（1）降低制造成本

3D 打印与传统制造方式完全不同，传统的机加工都是使用的减材加工，而3D打印技术则是增材加工，而且传统技术需要工厂往往需要购入大量的加工设备， 3D 打印技术中所用到的加工手段很少，3D 打印机就是具备普适与高效特点的加工设备，加工手段可以适用于很多类型产品的加工。在完成产品的数字建模之后，就可使用3D打印机来进行加工，所以在目前的制造业中，3D 打印技术所具有很大的成本优势，就是其受欢迎的原因之一，科学合理的使用 3D 打印技术进行加工可以有效地降低企业制造成本，提高企业的竞争力。

（2）提高产品质量

3D打印体现一种“降维制造”的思想，具体表现为三维电子模型转化为二维层片，然后进行分层 制造，通过逐层累积形成三维实体。正因为这独特的思想，与传统的工业制造方式相比，3D打印能够制造更加复杂的产品，这使3D打印能够在医疗等高端产业的广泛运用，例如打印人类心脏，骨骼。3D打印的基础材料也是非常多和打印的方式类型也是很丰富，不同的材料和不同的打印类型打印出来的产品也有很多不同的性质，需求者可以根据自己的需求制造自己想要的产品属性。现在工业越来越成熟，产品的数量的需求量越来越多和生产的产品越来越复杂，产品质量成了制造业中的核心竞争力。3D打印正好能满足要求，能以更快的速度进行生产时也保证了产品质量合格且稳定。

（3）提高产品效率

在实际生产过程中3D打印技术可实现快速制造，快速修改，快速实验的特点，例如在模具制造过程中，前期的实验验证阶段，则可以选用3D打印快速制造，模型初步确定之后就可以制造出来验证，然后进行对三维模型快速修改。3D 打印的方式能够大大减少这类产品制造周期，可以消除制造过程中对于工艺摸索、提升的过程，能够在短时间内即实现对某种工件的稳定生产。

3.3D打印的现状

（1）医学领域

3D打印凭借着它能打印多种材料的功能和它独特的制造思想，在医学领域承担了很重要的责任。在西班牙，一位患胸壁肉瘤的病人也获得了3D打印技术的帮助，他身上的这种肿瘤形成于骨骼、软组织和软骨当中。医生不得不切除病人的胸骨和部分肋骨，以此阻止癌细胞扩散。在没有找到合适得替代品时，医生选择了3D打印来制造其被切除部分，术后病人状况一切良好。不光是打印器官，3D打印进一步向制药领域发展，通过3D打印制药生产出来得药片内部具有丰富得孔洞，具有极高得表面积，能在短时间内迅速水融化，可以帮助吞咽患者带去莫大得帮助。

（2）教育事业

随着技术逐渐得成熟，3D打印又是信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的产物。现在很多得教育机构也在开始利用3D打印，来辅助教育、培养新型复合性人才。大学里，在 “机械原理”课程中，铰链机构的运动很经典，老师单靠图片、仿真动画学生难以理解这些复杂的概念，难以想象出复杂零件的形状、机械系统结构以及工作原理。老师可以使用3D打印，打印出机构，用实物给同学们进行演示，也可让同学们实际操作。培养同学们得兴趣。不光是大学教育如此，中学教育也是可以得，比如利用3D打印来进行数学模型的演示，让抽象的数学文字变成有趣的模型，有利于提高学生的积极性，还可以用于中学教育对学生的创新能力的培养。

（3）汽车行业

3D打印在汽车行业的运用也是很广泛，用3D打印技术打印一辆斯特拉提轿车并完成组装只需44小时。因为打印的零件可以更加的复杂，材料的机械性能更好，整车的零件可以变的更少，相较传统汽车20000多个零件来说可谓十分简洁。其车身的线条可直接用三维建模软件画出，通过3D打印技术，省去了制造模具的成本。

（4）食品方面

俗话说“民以食为天”，3D打印同样也渗透到了我们的食品领域，TNO公司还利用猪肉酱打印出特定形状和尺寸的食品。使用3D 打印还可以将具有一些特殊功能的食品，降低脂肪和卡路里，提高钙吸收。通过这项技术，可将一定量的蔬菜、水果、维生素和矿物质等功能化合物加入食品配方中混合，打印出营养丰富的产品，使食物的营养和外观都更加吸引人。因此，3D打印在食品中应用，使得在食品生产和生活中制造个性化食品并打印所需的产品成为一种趋势。

3D打印技术现在正在不断地提高，很多很多的领域都在使用，作为一个新型的技术，现在还是存在一些缺陷：3D打印模具的零件尺寸受限，如果需要很大的零件，3D打印还是很困难。3D打印模具制品的力学性能难保证，虽然现在可打印的材料很多，但是因为制造的需求日益增大，质量也要求越来越高，有些力学性能还不能得到满足。 3D打印技术在当前所能达到的尺寸精度和表面粗糙度还无法完全满足精密模具生产的设计要求，这是也成为限制3D打印技术在模具生产中的一个关键问题。

4.结语

当前我国正处于社会主义初级阶段，主要矛盾为落后生产力和人民日益增长的物质文化需求的矛盾，因此，提升我国的综合生产力便尤为重要。3D 打印技术从诞生之初至今，已经在机械提高生产力方面有了很大的发展。它的各种优点都促使各个行业对他的青睐，但是它也是存在一些局限性，这是正是我们应该去改进的地方，在后面的发展中，我们应该认真分析3D打印技术的利弊，避免盲目跟风，提高我国3D打印技术。

参考文献：

[1]纪红.3D打印的发展与制造领域可行性应用探讨.天津职业院校联合学报.2019.

[2]张文平.3D打印及其教育运用.现代信息科技.2019.

[3]彭翀.3D 打印技术在机械学科教学中的应用研究.实验科学与技术.2017.

作者简介：

刘斌（1999—），男，汉族，四川遂宁，本科，研究方向：农业机械化及其自动化。