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，它早在20世紀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用方向

　　工作原理

　　3D打印是添加劑制造技術的一種形式，在添加劑制造技術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物體的一種設備，功能上與激光成型技術一樣，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*不同。稱之為打印機是參照了其技術原理，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，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、紙張轉變?yōu)槟z水、粉末，當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打印技術能夠實現(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)出外形曲線上的設計，結構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、教學或者制造領域被稱為快速成型技術。3D打印這個更為形象的叫法快速被大眾接受和普及。隨著材料科學的快速發(fā)展，快速成型技術正在各個領域均有極大延伸，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打印技術較為，應用范圍更廣。而在國內(nèi)，今年1月份，華中科技大學材料科學與工程學院副院長史玉升帶領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)應用開始朝個人和小型化方向發(fā)展。

　　3D打印的應用領域

　　食品行業(yè)英國?？巳卮髮W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?；蛟S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。當然，到那時可能人工制作的食品會貴很多倍。

　　建筑設計

　　在建筑業(yè)里，工程師和設計師們已經(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打印技術本身非常適合大規(guī)模生產(chǎn)，所以制造業(yè)利用3D技術能帶來很多好處，甚至連質(zhì)量控制都不再是個問題。

　　科學研究

　　美國德雷塞爾大學的研究人員通過對化石進行3D掃描，利用3D打印技術做出了適合研究的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)品設計出來之后，通過3D打印機打印出來模型，能夠讓設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，同時復制品也能將藝術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，那么理論上3D打印就可以應用于國民經(jīng)濟體系中任何與制造有關行業(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用：1、工業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品設計、試制及快速打印成形。2、個性化產(chǎn)品設計及快速打印制造；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)的應用。我們仔細觀察這些領域，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如何。

　　3D打印的技術的長處

　　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。*再現(xiàn)三維作用通過疾速成型制造完結的零部件，*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，都能夠實在準確的完結外型，基本上不再需求再憑借外部設備進行修正

　　2、資料品種繁復。到當前為止，各類3D打印機設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)學研討、文化藝術、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打印技術的未來

　　根據(jù)目前3D打印的現(xiàn)狀和其優(yōu)勢以及技術特點，我們可以做出以下的判斷：未來3D打印會朝著兩端發(fā)展：激光技術適合更復雜的生產(chǎn)，而熔融技術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?？梢詫?D打印的發(fā)展趨勢做出預見：3D打印既是制造業(yè)，更是服務業(yè)。近中期，將會與傳統(tǒng)的制造技術形成互補。相較于傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，3D打印技術的確是重大的變革，但目前和近中期還不具備推動第三次工業(yè)革命的本領，也不會是傳統(tǒng)制造業(yè)的*。3D打印技術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打印技術其實就是顛覆性、破壞性的技術。當前，3D打印技術的應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)領域的產(chǎn)品開發(fā)水平的同時有助于攻克技術難關，可以提高工業(yè)設計能力，可以生產(chǎn)出復雜、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，這項技術應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。