3D打印技术的工业应用及产业化发展初探

朱芸怡 邹正阳

摘要：3D打印技术是以数字模型为基础，采用一种增材制造的新型制造技术，是在一个三维立体空间中制造东西的技术，所采用的原理很简单，就如同建房子一样，建筑者一层一层的把砖块砌起来。3D打印资料，通过电脑控制，打印资料以叠加方式，把计算机上的蓝图变成实物。目前，3D打印对各行业的发展具有重要意义。基于此，本文就以3D打印技术的工业应用和产业化发展进行讨论。

关键词：3D打印;复合工艺;工业应用;产业化发展

前言：随着科学技术的进步，新工艺、新材料的出现使3D打印技术得到了更进一步完善。3D打印作为重要的增材制造技术，它的出现，推动着新一次工业革命的发展，突破了传统制造工艺的产品设计，它通过计算机图形数据直接打印出复杂形状的零件，因制作成本低，生产周期短，人们对它的认识越来越清晰并且得到了广泛使用。

1打印技术的优势

3D打印技术的优势可以直接打印出复杂的零件，制造成本低，生产周期短，可以做出传统打印技术做不出来的东西，而且打印出来的东西轻，方便随身携带。

1.1无需任何模具

3D打印技术最大的优点就是不需要机械加工或任何模具，就可以直接从计算机图形数据直接打印出复杂形状的零件，大大的减少了产品生产周期，提高生产率，降低生产成本。与传统技术相比极大减少了材料的浪费。

1.2 制造成品多样

3D打印技术可以制造出传统打印技术无法制造的东西。

1.3简化制造过程

在设计概念和设计过程中，3D打印技术还可以简化制造过程，在短时间内制造出单个物品。不过打印机制造出来的零件与机器制造出来的零件比对起来，打印机制造出来的零件重量要轻，但是他们的坚固程度是一样的。

3D打印的过程每一层都是分为两个步骤，首先，在成型的部分喷洒一层特殊胶水，然后再将喷洒的胶水均匀涂抹，涂抹的地方会迅速凝固，而没有喷洒到的地方仍是松散状态。经过一层层的涂抹，实体模型将会被打印成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可刨出模型，而剩余粉末还可循环利用。

1.4无需考虑工艺问题

3D打印技术的出现使企业在生产零件时不用再考虑生产工艺问题，现在任何复杂的零件设计都可以通过3D打印机来实现。3D打印机可以在电子产品的商店购买，不过有的工厂也可以直接销售。对于3D打印机使用的范围，科学家表示还有很大的扩展空间。

目前，3D打印机对太空探索的任务非常重要。因为3D打印可以通过三维立体图形对太空进行探索。现在国际空间占有三成以上的零部件都可以用3D打印机生产制造，打印机将利用聚合物和其他材料挤压增量制造技术逐层制造。通过3D打造的零部件和工具，增强太空任务的安全性和可靠性，同时可以降低太空运输成本。

2传统加工技术的局限性

西周时期，随着人类生产力的提高，铁农具和冶铁技术的出现引起了农民对生产力的重视。第一次工业革命时期，出现了减材加工技术，这种技术减少了加工时间，产品表面粗糙度低，精度高，有利于大批生产等优点，使其得到了广泛运用。

到了21世纪科学技术不断进步，对于产品的结构要求更加精密，单个零部件体积越来越小，对生产周期要求缩短，生产成本要求降低等。这些要求传统加工工艺已经无法实现。此外，环境保护已经成为当代制造业的发展趋势，铸造和锻造过程中会产生打量废气，而且也会在生产中导致大量的材料浪费，这些技术已经不能成为当代生产的运用。

33D打印技术的市场应用

3.1在航空领域的应用

航空领域中的零件制造都是军事机密，然而利用3D打印技术一些数据就不容易泄露，这就将安全放在了第一。航空领域虽然说发展了好多年，但在技术上还有很大的上升空间，这就意味着技术的转型升级。如果用传统打印技术制造的周期过于久，可以通过3D打印制造改变，3D打印制造出来的零部件更加精密，而且还可以设计出复杂的零部件，缩短制造周期。

3.2在汽车零部件制造领域的应用

汽车零部件的开发是需要很长时间的研发、验证。从研发到测试阶段需要零件模具，不仅需要的时间长，成本还高。如果出现问题的话，修改零部件更需要很长的时间。而3D打印技术可以很快的制造出复杂的零部件，如果出现问题时，3D打印技术会自动提示是否修改，如果选择修改，3D文件重新打印即可再次測试。而传统打印技术却不可以。根据这个技术，3D打印技术会让未来零部件的开发成本更低，效率更高，质量更好。

3.3在医学领域的运用

近年来，随着科技的发展，3D打印技术在医学领域的研究和应用取得了很大的发展。这项技术的出现解决了临床医学中面临的问题。根据所用的医用材料，3D打印技术做出了很大的贡献比如3D打印体外诊断与预测模型、导板;细胞3D打印技术;打印组织工程支架等材料都是依靠了3D打印技术。

现在医用3D打印技术经过几十年的发展，已经取得很大的进步，尤其是在器官模型、导板、辅具和植入物等逐渐成熟。从目前使用情况来看，组织功能性器官的打印将是未来生物医用3D打印的发展趋势。为了进一步拓展3D打印技术在医学领域大力发展，我们应该在政府的带领下，建立完善的医用材料打印制度，加强专业人员的培育。

3.4在建筑领域应用

3D打印技术最先于外国，之后慢慢的传入中国。3D打印技术在建筑领域最早在国内完成的高分子材料景观桥，这座桥技艺精湛，长、宽、高整体成s形状，仅仅只用了几十天时间一次性成型，然后在进行加固，从而形成了一座完美的桥。荷兰砌砖工人负责的项目就是专门展示3D打印如何削减成本和泥土浪费，从而从中找出规律，并将技术进一步改进，在工地进行3D打印出整个房子。

3.5在军事领域应用

军事领域应用在3D打印技术中具有创新性发展，3D打印技术可在最快时间内实现工具与设备的快速制造。未来的战争将是信息化战争，3D打印技术可给人传递更多的信息以及最有保障的支撑。3D打印技术与传统的机械加工完全不一样，不需要模具和机械即可直接打印出完美的设备。美国通过3D打印技术打印出金属手枪受到了世界各国的认可，该枪能射出六百多发子弹，威力大，综合性强。医疗部件及救助用具制作是3D打印技术为我们带来了方便，可根据不同的形状来对工具进行打印，为战场上受伤的士兵打印支架以及打印床等方便随时打印。未来的3D打印技术将不断改进，并将会在军事技术领域发挥主导和促进作用。

3.6在食品领域应用

3D打印在食品领域内居于很高的地位，到目前为止3D打印可打印出三十多种食品，可以说是非常具有先进技术领域。3D打印食品最先出来的是3D巧克力，而巧克力是通过好几种材料组合而成的，由于人们对食品样式、形状都有所提高，伟大的科学技术家根据不同的形状一层一层、一次又一次的叠加而形成人们喜爱的样式。还有3D打印糖果，根据不同的形状、颜色、味道以及糖果的软硬来打印出各具特色的美丽糖果，可以说是根据老人、小孩子等人的不同需要来进行3D打印。

3D打印食品领域在世界具有先进的特色作用，能引领人们更好的创造世界，并且在国内市场的经营范围也非常的广，能够更好的发挥市场作用。

4结束语

3D打印技术的应用可以说是无奇不有，无所不能。很多方面都会应用到3D打印可以说是技术先进且非常广泛。3D打印技术犹如狂猛的风暴来席卷着传统的制造工业，直接一次成型不需二次改造。并且3D打印技术处理的数据量也很大，可替代传统的打印技术，并且为社会为人民提供便利，具有先进的特色作用，可以说是前景不可想象，在未来必定会成为新时代的标杆。

参考文献：

[1] 史玉升，3D打印技术的工业应用及产业化发展[J] . 机械设计与制造工程，2016 （2） ： 11-16.

[2] 王文涛，刘燕华，3D打印制造技术发展趋势及对我国结构转型的影响J] . 科技管理研究，2014 （6） ： 22-25+30.