3D打印技術並不是一項新興(xing) 的技術，它誕生於(yu) 上個(ge) 世紀80年代中期，算起來已經有近三十年的曆史了。但是這項技術走進大眾(zhong) 的視野，被人們(men) 熟知還是最近幾年的事情。刹那間各種宣傳(chuan) 見諸報端，3D打印也被賦予了各種曆史使命：“開啟第三代工業(ye) 革命”、“顛覆傳(chuan) 統製造業(ye) ”、“改變遊戲規則”……摘去這些光環，今天，讓我們(men) 回過頭來看，3D打印究竟如何改變現有產(chan) 品開發和生產(chan) 方式？麵對傳(chuan) 統製造業(ye) ，這項技術究竟應該充當怎樣的角色？ 

    與(yu) 傳(chuan) 統製造互補 

    “3D打印在過去幾年增長速度可以用‘驚人’二字來形容，速度非常快。今天，3D打印主要應用在快速原型領域，同時也用來做終端產(chan) 品，也就是快速製造領域。無論是在哪一個(ge) 領域，這項技術都有足夠大的空間和潛力去發展，‘第三次工業(ye) 革命’、‘顛覆製造業(ye) ’等等這些都是不同角度的人的看法。”Stratasys大中華區總經理汪祥艮在第十五屆中國國際模具技術和設備展覽會(hui) （DMC2014）期間接受媒體(ti) 采訪時表示。 

    以塑料模具行業(ye) 為(wei) 例，今天的模具行業(ye) 主要服務於(yu) 大批量的生產(chan) ，比如絕大部分塑料製品都需要通過模具采用注塑成型的方式生產(chan) 出來，這種方式節奏快、產(chan) 量大、生產(chan) 一致性高，這也是工業(ye) 化生產(chan) 的特點。比如一個(ge) 普通的塑料飯盒可能隻需要幾十秒的時間就可以注塑成型，一些小的塑料件還可以采用多型腔模具，一個(ge) 循環周期可以低到幾秒鍾，一次可以生產(chan) 幾個(ge) ，甚至幾十個(ge) 產(chan) 品。相對來說，通過3D打印生產(chan) 一個(ge) 產(chan) 品動則需要幾個(ge) 小時，甚至幾天的時間，這樣的周期如何適應追求高效率、高節奏的現代化工業(ye) 生產(chan) 方式呢？ 

    “大批量生產(chan) 是一種主流的生產(chan) 方式，但是還有相當多的小批量、個(ge) 性化定製的產(chan) 品，以及相對比較複雜的設計，通過傳(chuan) 統模具工藝無法實現或花費時間較長、成本較高，甚至在工藝上很難實現，或者實現不了的產(chan) 品，可以通過3D打印來實現。”汪祥艮進一步解釋道。“有了3D打印，設計師可以充分發揮自己的想象力，不需要在工藝方麵有任何顧慮，隻要有設計創意，能夠建模，就可以通過3D打印把這個(ge) 模型或者說終端產(chan) 品製作出來。所以從(cong) 這個(ge) 角度來說，3D打印與(yu) 傳(chuan) 統模具製造是一個(ge) 非常好的互補。” 

    舉(ju) 例來說，香港華美塑膠模具有限公司便采用Stratasys公司的Fortus 400mc係統為(wei) 其航天業(ye) 的客戶生產(chan) 一些緊急的零部件。這些零部件大部分均由Stratasys的ULTEM 9085材料製成，具有強度高、輕巧、耐熱度高、阻燃等優(you) 勢，完全滿足航空航天的相關(guan) 要求，因此用這種材料打印出來的零部件可以完全用於(yu) 飛機上。“此外，在車間裏產(chan) 線上的工裝夾具，比如需要做流程上的改進，這些改進可能是工人師傅自己的想法，並沒有在外麵進行推廣，就可以通過3D打印製造出來使用，這也是所謂的終端產(chan) 品。”

    香港華美塑膠模具有限公司通過3D打印技術打印的航空零部件，直接用於(yu) 飛機上。

    所有這些應用都可以看出，3D打印並無法在生產(chan) 節奏和大批量方麵與(yu) 傳(chuan) 統製造相提並論，而能夠發揮3D打印優(you) 勢的是那些小批量、個(ge) 性化，或者說有特定需求的產(chan) 品製造領域，比如醫療（骨科和齒科）、航空航天及賽車等領域。

澳大利亞(ya) 臥龍崗大學通過3D打印賽車用進氣歧管

    快速成型為(wei) 主 

    當今社會(hui) ，激烈的市場競爭(zheng) 和快速變化的社會(hui) 需求大大縮短了產(chan) 品的生命周期，產(chan) 品的更新換代加快，生產(chan) 企業(ye) 麵臨(lin) 更大的壓力，需要以更快的速度將產(chan) 品推向市場。3D打印在縮短產(chan) 品研發周期方麵可以發揮重要的作用。通過3D打印實現的快速成型（rapid prototyping）省去了研發階段用於(yu) 生產(chan) 物理模型的模具的製作，不僅(jin) 節省了時間和成本——模具的製作需要較長的周期和高昂的費用，還大大簡化了整個(ge) 設計流程——如果有改變可以馬上在電腦裏調整，很快又可以打印出新的產(chan) 品，如此反複實驗直至達到要求。 

    事實上，3D打印技術在出現的最初階段其目的主要用於(yu) 樣品的製作（快速成型），滿足視覺（即視感）以及觸覺等感官方麵的需求，而快速製造可以算作是技術進一步提升（打印時間、精度及材料物理性能等）後的新的應用拓展。汪祥艮表示，目前3D打印主要用於(yu) 快速成型，該應用占整個(ge) 3D打印的80%以上。 

    比如保溫食品和飲料容器製造商Thermos（膳魔師）公司自采用了Stratasys公司的Dimension® 3D打印機後，整個(ge) 設計流程得到了大大縮短。以往，該公司設計團隊常常將原型製造外包，需要耗時3-5天的時間，而現在，他們(men) 可以以更低的成本，更快地創建出所需原型，耗時往往隻需數小時，甚至幾分鍾，而成本僅(jin) 為(wei) 外包成本的五分之一。

正式生產(chan) 杯蓋前，Thermos工程師利用3D打印原型測試其灌注性能

    除了縮短製作周期和降低成本外，3D打印還可以幫助Thermos製作出更好的產(chan) 品。“我們(men) 可以隨心所欲製作所需原型，直至產(chan) 品水平達到我們(men) 的目標為(wei) 止。這讓我們(men) 能夠盡可能改善杯蓋塞的齧合度，以及杯子的灌注性能，”該公司研發工程師表示。 

    再比如在齒科領域，如果需要種植一顆牙或做一副牙，目前的做法是采用石膏模，讓患者咬一下，然後進行修改，這樣做不僅(jin) 很痛苦，而且時間較長。“現在完全可以做到數據化，用手持口腔掃描儀(yi) 采集數據，然後通過3D打印機把牙齒打印出來，這樣可以得到非常精確的數據，有了這個(ge) 之後便可以去做牙模，然後再回到傳(chuan) 統工藝做出牙齒。”汪祥艮解釋道。 

    材料是門檻？ 

    當3D打印技術不斷發展，從(cong) 最初滿足觀感（造型和色彩），到觸感（軟硬），再到功能性需求的發展過程中，材料無疑起到了一個(ge) 非常重要的作用。在材料成型後，還要解決(jue) 工程應用所麵對的材料性能問題，比如防腐、強度和硬度等。這就對打印材料提出了更高的要求。如果新的材料可以達到通過傳(chuan) 統工藝生產(chan) 出來的產(chan) 品的性能，3D打印的應用領域還將得到更進一步的拓寬。 

    有市場調研報告稱，目前的3D打印材料市場還處於(yu) 一種不成熟的階段，高端打印材料基本由3D打印製造商控製。他們(men) 通過對自己的材料進行加密而對打印材料進行捆綁，讓用戶無法選擇其他材料。正如目前平麵打印機廠商主要通過打印墨盒來鎖定利潤一樣，3D打印廠商采用這種方式來維持長久的利潤來源也是無可厚非的。不過，在汪祥艮來看，打印材料的綁定並不能看作是一種人為(wei) 設置的門檻，事實上是技術本身限製了第三方材料供應商的進入。 #p#分頁標題#e#

    “今天的一些品牌3D打印商都擁有很多種材料，比如Stratasys目前有600多種材料，它們(men) 對應了不同的應用。我們(men) 的研發團隊花了相當多的時間和精力來開發這些材料，這並不是一件容易的事。”他表示。“這並不是我們(men) 刻意設置了一個(ge) 門檻，而是技術門檻已經將第三方阻擋在外。”他還指出，針對FDM工藝，市場上也有相應的材料，但是通過這種材料打印出來的產(chan) 品非常粗糙。“最多打一個(ge) 小玩偶玩一玩，但是在工業(ye) 領域，這種材料根本達不到要求。” 

    作為(wei) 領先的3D打印設備供應商，Stratasys不斷研發新的材料類型。以今年2月份Stratasys推出的全球首款彩色多材料3D打印機Objet500 Connex3為(wei) 例，三種基本顏色材料結合Stratasys的PolyJet光敏聚合物材料（包括數字材料、剛性材料、橡膠類材料、透明材料以及高溫材料等），可模擬標準和高溫的工程塑料，最多可達600多種材料組合。材料的多樣性加上顏色的多樣性將3D打印的應用領域再次拓展到了前所未有的範圍。 

    3D打印經過近三十年發展已經成為(wei) 一種成熟的技術，雖然實現的工藝各有不同，但是原理基本一致，已並不神秘。然而材料的推陳出新不斷給這項技術注入新的活力，也給其應用領域帶來了無限的想象力和可能性。僅(jin) 從(cong) 這一點上來看，3D打印未必會(hui) 取代或徹底顛覆傳(chuan) 統製造業(ye) ，但是其所帶來的影響也是前所未有的。