逯恒良

摘 要：3D打印技術(shù)已成為各國(guó)在技術(shù)應(yīng)用方面必爭(zhēng)之領(lǐng)域。3D打印技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可能帶來第三次工業(yè)革命它將引領(lǐng)時(shí)代潮流，將帶動(dòng)新材料、精益制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域顛覆性的改變。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；應(yīng)用；研究

3D打印思想起源于19世紀(jì)末的美國(guó)，在20世紀(jì)80年代得以發(fā)展和推廣。被稱作“上上個(gè)世紀(jì)的思想，上個(gè)世紀(jì)的技術(shù)，這個(gè)世紀(jì)的市場(chǎng)”。3D打印 （3D printing）技術(shù)，也稱為“增量技術(shù)”“增材技術(shù)”。它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，采用分層加工、迭加成形的方式逐層增加材料來生成3D實(shí)體的快速成型技術(shù)。3D打印技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的物體無需機(jī)械加工或模具，極大縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。

一、我國(guó)3D打印技術(shù)的發(fā)展

在我國(guó)20世紀(jì)90年代初，以高校為主的先行者，研究新材料，用樹脂來做零件，為3D打印技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為繼歐美之后第三個(gè)可以生產(chǎn)快速原型裝備的國(guó)家，并且取代了進(jìn)口?；A(chǔ)研發(fā)上薄弱，缺乏完整的產(chǎn)業(yè)鏈?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成了3D打印的聯(lián)盟，大家協(xié)同分工，相互交流，相互補(bǔ)充，促進(jìn)發(fā)展。我國(guó)生產(chǎn)出目前世界上最大的3D打印機(jī)；天宮一號(hào)的零部件，也使用了3D打印技術(shù)。由于涉及到材料、控制、軟件等各方面的限制，發(fā)展緩慢，3D打印技術(shù)目前發(fā)展還不夠成熟，有待突破。

二、3D打印技術(shù)應(yīng)用

3D打印技術(shù)現(xiàn)在一直呈良性發(fā)展態(tài)勢(shì)，被應(yīng)用于以下方面：

（一）工業(yè)應(yīng)用

利用輕型材質(zhì)，已經(jīng)陸續(xù)生產(chǎn)出世界上第一輛3D打印自行車、第一輛3D打印汽車、第一款3D打印電動(dòng)汽車Strati；世界上首款3D打印超級(jí)跑車“刀鋒（Blade）”。它們生產(chǎn)時(shí)間短，造價(jià)低，質(zhì)量輕，耐用。

（二）醫(yī)藥應(yīng)用

3D打印技術(shù)受到了醫(yī)療行業(yè)的青睞。就目前而言，3D打印技術(shù)在醫(yī)療方面的成功運(yùn)用主要在3D打印肝臟模型、3D打印頭蓋骨、3D打印脊椎植入人體、3D打印手掌治療殘疾、3D打印心臟、3D打印制藥、3D打印胸腔尤其是世界首創(chuàng)的3D生物血管打印機(jī)由四川藍(lán)光英諾生物科技股份有限公司成功研制問世，僅僅2分鐘便打出10厘米長(zhǎng)的血管。

（三）日常生活應(yīng)用

美國(guó)紐約康奈爾大學(xué)研制的食物制造設(shè)備“3D食物打印機(jī)”，將食材和配料預(yù)先放入容器內(nèi)中，只需輸入所需食譜，通過所配套的CAD軟件就能把美食“印”出來；一個(gè)設(shè)計(jì)工作室已經(jīng)成功使用3D打印技術(shù)制作出服裝，服裝外觀新穎舒適合體；2015年8月27日，利用3D打印深圳美女創(chuàng)客SexyCyborg發(fā)明了“無影高跟鞋”。

（四）IT應(yīng)用

迪士尼的研究人員利用3D打印技術(shù)以低廉造價(jià)打印出了LCD屏幕與多種傳感器，實(shí)現(xiàn)了IT應(yīng)用中的新突破；利用3D打印光導(dǎo)管制造出高科技的國(guó)際象棋，棋子可以偵測(cè)并顯示當(dāng)前位置；利用3D打印技術(shù)還能夠打印出多種傳感器，通過紅外光來偵測(cè)觸摸、振動(dòng)等刺激，并將結(jié)果輸出。3D打印技術(shù)必將為智慧生活和智慧城市創(chuàng)造出更多的IT應(yīng)用。

（五）軍事應(yīng)用

美國(guó)海軍利用3D打印技術(shù)快速制造艦艇零件，提升執(zhí)行任務(wù)速度并降低成本。2014年6月24日至6月26日，開展了一系列“打印艦艇”研討會(huì)，向水手及其他相關(guān)人員介紹了3D打印及增材制造技術(shù)。

（六）航空航天

美國(guó)航空航天局（NASA）利用3D打印完成首個(gè)整臺(tái)儀器成像望遠(yuǎn)鏡；2014年8月31日，完成了3D打印火箭噴射器的測(cè)試，驗(yàn)證了3D打印技術(shù)在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造上的可行性；2015年4月21日制造首個(gè)全尺寸銅合金火箭發(fā)動(dòng)機(jī)零件以節(jié)約成本，這是航空航天領(lǐng)域3D打印技術(shù)應(yīng)用的新里程碑。2014年10月11日，英國(guó)一個(gè)團(tuán)隊(duì)用3D打印技術(shù)制出了一枚火箭，他們還準(zhǔn)備讓這個(gè)世界上第一個(gè)打印出來的火箭升空。2015年6月22日，俄羅斯技術(shù)集團(tuán)公司以3D打印技術(shù)制造出一架無人機(jī)樣機(jī)，重3.8公斤，翼展2.4米，飛行時(shí)速可達(dá)90至100公里，續(xù)航能力1至1.5小時(shí)。

（七）房屋建筑

2014年1月，3D打印技術(shù)建造的一棟面積1100平方米的別墅和一棟6層居民樓建筑亮相蘇州工業(yè)園區(qū)；2014年8月，一臺(tái)大型3D打印機(jī)僅花費(fèi)24小時(shí)層層疊加噴繪而成10幢建筑在上海張江高新青浦園區(qū)內(nèi)交付使用，作為當(dāng)?shù)貏?dòng)遷工程的辦公用房；2014年9月5日，在荷蘭首都阿姆斯特丹，利用可再生的生物基材料制造全球首棟3D打印房屋；2015年7月17日上午，由3D打印的模塊新材料別墅現(xiàn)身西安，在三個(gè)小時(shí)完成了精裝別墅的搭建，只要擺上家具就能拎包入住。

三、發(fā)展前景

事實(shí)證明，生活中的汽車、電器以及房子，甚至是軍事上使用的飛機(jī)、大炮、潛艇等武器裝備，皆可被打印出來。可想器官損壞，無需找匹配的器官源，只需在患者身上取一些干細(xì)胞培養(yǎng)成為打印原料，然后打印出一個(gè)一模一樣的器官進(jìn)行移植；一臺(tái)超大型的3D打印機(jī)放在建筑工地就可以打印樓房；發(fā)射幾臺(tái)3D打印機(jī)到太空，就可打印一個(gè)空間站。3D打印對(duì)我國(guó)的制造業(yè)至關(guān)重要，若想成為制造強(qiáng)國(guó)，必須在3D技術(shù)上占領(lǐng)制高點(diǎn)。2015年8月23日，中共中央政治局常委、國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)主持國(guó)務(wù)院專題講座，討論加快發(fā)展先進(jìn)制造與3D打印等問題。我國(guó)的增材制造產(chǎn)業(yè)銷售收入實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)，年均增長(zhǎng)速度30%以上。按照中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的預(yù)測(cè)，中國(guó)3D打印的市場(chǎng)規(guī)模到2016年時(shí)將擴(kuò)大到100億元人民幣，達(dá)到2012年（10億元人民幣）的10倍，從而使中國(guó)超越美國(guó)成為全球最大的3D打印市場(chǎng)，此可見3D打印技術(shù)的前景非常廣闊。

四、結(jié)論

3D打印一直在給人們驚喜，3D打印應(yīng)該有適合自己的發(fā)展道路。它已經(jīng)做出了杰出貢獻(xiàn)，真的可能帶來第三次工業(yè)革命。當(dāng)然，3D打印還有很多的不足，但是這就是3D打印給予人們想象和突破的空間。3D打印對(duì)于一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的發(fā)展有著重要推動(dòng)作用，是各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的技術(shù)。伴隨3D打印機(jī)的普及，生活中對(duì)質(zhì)量要求不高的物品都可以通過3D打印機(jī)來解決，就會(huì)對(duì)日常生活帶來翻天覆地的變化，值得我們深入研究。

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（作者單位：齊齊哈爾工程學(xué)院）