3D打印（3D Printing）技術作為(wei) 快速成型領域的一種新興(xing) 技術，目前正成為(wei) 一種迅猛發展的潮流。近一段時間，3D打印技術吸引了國內(nei) 外新聞媒體(ti) 和社會(hui) 公眾(zhong) 的熱切關(guan) 注。英國《經濟學人》雜誌2011年2月刊載封麵文章，對3D打印技術的發展作了介紹和展望，文章認為(wei) ：3D打印技術未來的發展將使大規模的個(ge) 性化生產(chan) 成為(wei) 可能，這將會(hui) 帶來全球製造業(ye) 經濟的重大變革。很多新聞媒體(ti) 樂(le) 觀地認為(wei) ：3D打印產(chan) 業(ye) 將成為(wei) 下一個(ge) 具有廣闊前景的朝陽產(chan) 業(ye) 。

　　1、3D打印技術簡介

　　3D打印技術是指通過連續的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實體(ti) 的技術，與(yu) 傳(chuan) 統的去除材料加工技術不同，因此又稱為(wei) 添加製造（AM，Additive Manufacturing）。作為(wei) 一種綜合性應用技術，3D打印綜合了數字建模技術、機電控製技術、信息技術、材料科學與(yu) 化學等諸多方麵的前沿技術知識，具有很高的科技含量。3D打印機是3D打印的核心裝備。它是集機械、控製及計算機技術等為(wei) 一體(ti) 的複雜機電一體(ti) 化係統，主要由高精度機械係統、數控係統、噴射係統和成型環境等子係統組成。此外，新型打印材料、打印工藝、設計與(yu) 控製軟件等也是3D打印技術體(ti) 係的重要組成部分。

　　目前，3D打印技術主要被應用於(yu) 產(chan) 品原型、模具製造以及藝術創作、珠寶製作等領域，替代這些領域傳(chuan) 統依賴的精細加工工藝。3D打印可以在很大程度上提升製作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程與(yu) 醫學、建築、服裝等領域，3D打印技術的引入也為(wei) 創新開拓了廣闊的空間。如2010年澳大利亞(ya) Invetech公司和美國Organovo公司合作，嚐試以活體(ti) 細胞為(wei) “墨水”打印人體(ti) 的組織和器官，是醫學領域具有重大意義(yi) 的創新。

　　2、3D打印技術及產(chan) 業(ye) 國際國內(nei) 發展現狀

　　2.1、國際情況

　　經過十多年的探索和發展，3D打印技術有了長足的進步，目前已經能夠在0.01mm的單層厚度上實現600dpi的精細分辨率。目前國際上較先進的產(chan) 品可以實現每小時25mm厚度的垂直速率，並可實現24位色彩的彩色打印。

　　目前，在全球3D打印機行業(ye) ，美國3D Systems和Stratasys兩(liang) 家公司的產(chan) 品占據了絕大多數市場份額。此外，在此領域具有較強技術實力和特色的企業(ye) /研發團隊還有美國的Fab Home和Shapeways、英國的Reprap等。3D Systems公司是全世界最大的快速成型設備開發公司。於(yu) 2011年11月收購了3D打印技術的最早發明者和最初專(zhuan) 利擁有者Z Corporation公司之後，3D Systems奠定了在3D打印領域的龍頭地位。Stratasys公司2010年與(yu) 傳(chuan) 統打印行業(ye) 巨頭惠普公司簽訂了OEM合作協議，生產(chan) HP品牌的3D打印機。繼2011年5月收購Solidscape公司之後，Stratasys又於(yu) 2012年4月與(yu) 以色列著名3D打印係統提供商Objet宣布合並。當前，國際3D打印機製造業(ye) 正處於(yu) 迅速的兼並與(yu) 整合過程中，行業(ye) 巨頭正在加速崛起。

　　目前在歐美發達國家，3D打印技術已經初步形成了成功的商用模式。如在消費電子業(ye) 、航空業(ye) 和汽車製造業(ye) 等領域，3D打印技術可以以較低的成本、較高的效率生產(chan) 小批量的定製部件，完成複雜而精細的造型。另外，3D打印技術獲得應用的領域是個(ge) 性化消費品產(chan) 業(ye) 。如紐約一家創意消費品公司Quirky通過在線征集用戶的設計方案，以3D打印技術製成實物產(chan) 品並通過電子市場銷售，每年能夠推出60種創新產(chan) 品，年收入達到100萬(wan) 美元。

　　2.2、國內(nei) 情況

　　自20世紀90年代以來，國內(nei) 多所高校開展了3D打印技術的自主研發。清華大學在現代成型學理論、分層實體(ti) 製造、FDM工藝等方麵都有一定的科研優(you) 勢；華中科技大學在分層實體(ti) 製造工藝方麵有優(you) 勢，並已推出了HRP係列成型機和成型材料；西安交通大學自主研製了三維打印機噴頭，並開發了光固化成型係統及相應成型材料，成型精度達到0.2mm；中國科技大學自行研製了八噴頭組合噴射裝置，有望在微製造、光電器件領域得到應用。但總體(ti) 而言，國內(nei) 3D打印技術研發水平與(yu) 國外相比還有較大差距。

　　近年來，國內(nei) 如深圳維示泰克、南京紫金立德、北京殷華、江蘇敦超等企業(ye) 已實現了3D打印機的整機生產(chan) 和銷售，這些企業(ye) 共同的特點是由海外歸國團隊建立，規模較小，產(chan) 品技術與(yu) 國外廠商同類產(chan) 品相比尚處於(yu) 低端。目前，國產(chan) 3D打印機在打印精度、打印速度、打印尺寸和軟件支持等方麵還難以滿足商用的需求，技術水平有待進一步提升。在服務領域，我國東(dong) 部發達城市已普遍有企業(ye) 應用進口3D打印設備開展了商業(ye) 化的快速成型服務，其服務範圍涉及到模具製作、樣品製作、輔助設計、文物複原等多個(ge) 領域。與(yu) 內(nei) 地相比，我國港台地區3D打印技術引入起步較早，應用更為(wei) 廣泛，但港台主要著重於(yu) 技術應用，而非自主研發。

3、3D打印產(chan) 業(ye) 的未來發展前景

　　根據國際快速製造行業(ye) 權威報告《Wohlers Report 2011》發布的調查結果，全球3D打印產(chan) 業(ye) 產(chan) 值在1988～2010年間保持著26.2%的年均增長速度。報告預期，3D打印產(chan) 業(ye) 未來仍將持續較快地增長，到2016年，包含設備製造和服務在內(nei) 的產(chan) 業(ye) 總產(chan) 值將達到31億(yi) 美元，2020年將達到52億(yi) 美元。

　　但3D打印技術要進一步擴展其產(chan) 業(ye) 應用空間，目前仍麵臨(lin) 著多方麵的瓶頸和挑戰：一是成本方麵，現有3D打印機造價(jia) 仍普遍較為(wei) 昂貴，給其進一步普及應用帶來了困難。二是打印材料方麵，目前3D打印的成型材料多采用化學聚合物，選擇的局限性較大，成型品的物理特性較差，而且安全方麵也存在一定隱患。三是精度、速度和效率方麵，目前3D打印成品的精度還不盡人意，打印效率還遠不適應大規模生產(chan) 的需求，而且受打印機工作原理的限製，打印精度與(yu) 速度之間存在嚴(yan) 重衝(chong) 突。四是產(chan) 業(ye) 環境方麵，3D打印技術的普及將使產(chan) 品更容易被複製和擴散，製造業(ye) 麵對的盜版風險大增，現有知識產(chan) 權保護機製難以適應產(chan) 業(ye) 未來發展的需求。

　　Gartner公司2011年發布的最新技術發展展望報告判斷：3D打印技術目前正在進入概念炒作的高峰階段，其技術還有待充分成熟，主流市場也有待進一步培育。Gartner公司研究人員認為(wei) ，3D打印技術成熟到適應市場需求還將需要5～10年的時間。在這一較為(wei) 漫長的發展過程中，產(chan) 業(ye) 可能會(hui) 麵臨(lin) 增長期望落空、技術遭遇瓶頸以及投資撤離等風險。

　　總之，從(cong) 中長期看來3D打印產(chan) 業(ye) 具有較為(wei) 廣闊的發展前景，但目前產(chan) 業(ye) 距離成熟階段尚有較大距離，對於(yu) 3D打印市場規模的短期發展不宜過分高估。因此，現階段產(chan) 業(ye) 界對3D打印領域的投入應以加強創新研發、技術引進和儲(chu) 備為(wei) 主，尤其要重視自主知識產(chan) 權的建設和維護，爭(zheng) 取在未來的市場競爭(zheng) 中占據有利地位。如受到概念炒作影響，在技術尚未充分完善的現階段大規模投入產(chan) 能擴張，則投資回報將麵臨(lin) 著較大的風險。　

4、3D打印技術未來發展的主要趨勢

　　隨著智能製造的進一步發展成熟，新的信息技術、控製技術、材料技術等不斷被廣泛應用到製造領域，3D打印技術也將被推向更高的層麵。未來，3D打印技術的發展將體(ti) 現出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趨勢。 

　　提升3D打印的速度、效率和精度，開拓並行打印、連續打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的表麵質量、力學和物理性能，以實現直接麵向產(chan) 品的製造；開發更為(wei) 多樣的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質材料及複合材料等，特別是金屬材料直接成型技術有可能成為(wei) 今後研究與(yu) 應用的又一個(ge) 熱點；3D打印機的體(ti) 積小型化、桌麵化，成本更低廉，操作更簡便，更加適應分布化生產(chan) 、設計與(yu) 製造一體(ti) 化的需求以及家庭日常應用的需求；軟件集成化，實現CAD/CAPP/RP的一體(ti) 化，使設計軟件和生產(chan) 控製軟件能夠無縫對接，實現設計者直接聯網控製的遠程在線製造；拓展3D打印技術在生物醫學、建築、車輛、服裝等更多行業(ye) 領域的創造性應用。