3D打印：深入探析3D打印產業 5問題待解
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近日，主題為“我國3D打印技術的現狀及發展趨勢”的西苑沙龍在京舉行。國內外著名大學、研究機構及產業界的院士、專家、學者與企業家代表，各陳所學，互動交流。
一幅針對3D發展現狀和應用需求的立體圖景被還原出來。
解讀3D打印身份
3D打印“材料疊加”的
英國科學家打印出了“終結者機械手臂”；日本年度預算申請支持3D打印金屬產品的技術研發；3D打印讓法國病人重獲鼻子……以上是記者15日發稿時搜到的信息。如果你與人聊天談論3D打印，請注意及時儲備談資，因為網上有關此話題的更新，以小時為單位。
近日，主題為“我國3D打印技術的現狀及發展趨勢”的西苑沙龍在京舉行。國內外著名大學、研究機構及產業界的院士、專家、學者與企業家代表，各陳所學，互動交流。
一幅針對3D發展現狀和應用需求的立體圖景被還原出來。
解讀3D打印身份
3D打印“材料疊加”的核心制造思想起源于美國。一個名叫Carlo Baese的人，在其研究專利提出，用光敏聚合物制造塑料件。這是很早以前的事了，早到1902年。
你聽說過“增材制造”嗎？
就像你可能不知阿爾茨海默病就是老年癡呆一樣，3D打印其實是一個通俗、形象的概念，在學術界一般被稱為増材制造、堆積制造、增量制造或快速原型制造。現在，這一技術是指基于離散材料逐層堆積的成形原理，依據產品三維CAD模型，通過軟件與數控系統將特制材料逐層堆積固化，制造出實體產品的數字化制造技術。
這是一項融合了計算機軟件、材料、機械、控制、網絡信息等多學科知識的綜合性系統性的技術。從原理上來講，整個過程一般包括五個環節：一是產品三維建模，二是層片數據生成與傳輸，三是能束逐層掃描材料，四是材料熔化，五是材料逐層疊加。
根據采用工藝裝備和材料的不同，3D打印技術大致可以分為粉末材料能束燒結或熔化成形、絲狀材料熔融沉積（FDM）、液態樹脂固化成形、液體噴墨打印成形幾類。
3D打印的三大“舞臺”
“如果真的是（有用），那我的‘郭’字倒過來寫。”制造業大佬、鴻海董事長郭臺銘在今年6月底如是評價3D打印技術。當然此言本質上并不是否定該技術，其企業30年前就在使用3D打印機，只是至今這項技術都無法幫助其大量生產工業產品——現代汽車或家電都是在流水線上誕生，目前我們還不能指望打印機取代流水線。
3D打印當然有著大顯身手的舞臺，首先是復雜結構的快速制造，理論上只要能設計出三維結構模型，我們就可以在無需刀具、模具及復雜工藝條件下快速地將設計變為實物；二是個性化定制，3D打印非常適合個性化定制生產、小批量生產以及產品定型之前的驗證性產品制造；三是3D打印技術目前主要適用于附加值產品制造、個性化產品以及產品大規模生產前的研發與設計驗證等環節的制造。
應用領域擴大 從端走向普及
上世紀90年代是3D打印技術蓬勃發展時期，至少有十幾種新工藝和新系統設備先后面世，但其大紅大紫還是在奧巴馬提出振興制造業的戰略之后。
這一速度的發展之快，受關注之，從頻頻見諸媒體就可感受到。它的發展也是體現在這一行業的各個環節和層面。
首先是從快速原型、工藝輔助等間接制造向零部件直接制造轉變。近年來，利用粉末材料的3D打印技術成為零部件直接制造領域的研究熱點和前沿。其中，利用小功率激光器和粉床工藝的選擇性激光熔化技術（SLM技術）設備才出現兩三年，但已經在鈦合金、鎳基溫合金等特種合金零件的快速制造方面顯示出了強大的技術優勢。美國AeroMet公司使用LENS技術制造的次承力結構件在F-18戰斗機上實現了裝機應用。
接下來是多學科交叉融合發展，3D打印應用領域不斷擴大。3D打印與生物學科、信息學科、材料學科交叉融合為3D打印技術提供了更為廣闊的發展空間。3D打印技術與生物工程的結合已成功應用于人體器官的再制造。
三是3D打印裝備向產品化、系列化和專業化方向發展。制件成形精度和效率提是產品化、系列化和專業化發展的目標。
第四是形成了相對完整的3D打印制造產業鏈，并形成了一定的產業規模和市場銷售。歐美國家已經形成了包含材料制備、相關軟件、工藝、裝備、管理、創意服務和應用等相對完整的產業鏈。據《Wohlers Report 2010》統計，3D打印應用領域包括消費產品/電子產品行業、汽車行業、醫療/牙科行業以及航空航天、建筑等行業。據預測，到2025年，3D打印技術潛在的經濟影響將達到2300—2500億美元。
與我們生活相關的是，3D打印裝備從端型走向普及型。低端3D打印裝備銷量的急劇增加促使了3D打印裝備總銷量的快速增長，也說明了3D打印制造裝備從端型向普及型快速轉變。現在在淘寶網上，便宜幾千元就可以買到一部3D打印機。如果你迫不及待想試試打印出自己設計的模型，可以考慮購買一臺。
我國與國外基本同步
我國自上世紀90年代初，便在國家自然科學基金委和國家科技部的支持下開始研究該項技術，相比較其他制造領域，我國3D打印技術與國外基本上同步啟動、同步發展。
特別是在科技部多個五年計劃的持續支持下，華中科技大學、西安交通大學、清華大學、北京航空航天大學、西北工業大學等一批科研院所開展了幾乎所有主流的3D打印技術研究，研發出一批3D打印裝備，建立了兩個國家重點實驗室、1個國家工程中心，以及若干生產力促進中心，在航空、汽車、生物、電子等行業進行應用驗證，為持續研究與應用推廣打下了良好的基礎。
另外，神龍汽車、長安福特、奇瑞汽車、廣西玉柴機器有限公司、東風汽車公司等一批企業則利用3D打印技術于多種零部件和產品的設計開發和生產應用中。
未來5年，我國可重點圍繞端工業產品和大眾個性化消費產品兩大類對象，加強3D打印有關的基礎理論與成形微觀機理、設計方法、關鍵工藝技術研究，性能精度效率工藝裝備研制，以及相關標準規范制定。
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