3D打印將精準的數字技術、工廠的可重複性和工匠的設計自由結合在一起，解放了人類創造東(dong) 西的能力。下麵小編為(wei) 大家全麵解讀“3D打印技術”。

　　1、何謂3D打印

　　3D打印機誕生於(yu) 20世紀80年代中期，是由美國科學家最早發明的。傳(chuan) 統的噴墨打印機和3D打印機最大的區別是維度問題，噴墨打印機是二維打印的，而3D打印機是指利用3D打印技術生產(chan) 出真實三維物體(ti) 的一種設備。有趣的是，在人類曆史的大部分時間裏，我們(men) 是通過切割原料或通過模具成型來製造新的實體(ti) 物品，而3D打印機則是依據計算機指令，通過層層堆積原材料製造產(chan) 品，是“激光增材製造”。3D打印獨特的製造技術讓我們(men) 能夠生產(chan) 前所未有的各種形狀的物品。

　　2、3D打印的過程原理

　　3D打印存在著許多不同的技術。它們(men) 的不同之處在於(yu) 以可用的材料的方式，並以不同層構建創建部件。3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不鏽鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。如今的3D打印技術，不僅(jin) 可以在製造過程中控製所用材料，還可以將精度保證在分子和原子的級別上。通過3D打印機製造的產(chan) 品將集新材料、納米尺度以及印刷電子器件等特點於(yu) 一身，從(cong) 而展示出令人神往的新特性。

　　3D打印過程如下：3D打印機在設計文件指令的引導下，先噴出固體(ti) 粉末或熔融的液態材料，使其固化為(wei) 一個(ge) 特殊的平麵薄層。第一層固化後，3D打印機打印頭返回，在第一層外部形成另一薄層。第二層固化後，打印頭再次返回，並在第二層外部形成另一薄層。如此往複，最終薄層累積成為(wei) 三維物體(ti) 。與(yu) 傳(chuan) 統製造機器那樣通過切割或模具塑造製造物品的方法不同，3D打印機通過層層堆積形成實體(ti) 物品的方法從(cong) 物理的角度擴大了數字概念的範圍。對於(yu) 要求具有精確的內(nei) 部凹陷或互鎖部分的形狀設計，3D打印機是首選的加工設備，它可以將這樣的設計在實體(ti) 世界中實現。

　　3、3D打印技術的應用及其意義(yi)

　　目前，3D打印主要應用於(yu) 兩(liang) 大領域：一是工程類製造；二是民用發展。在工程類製造方麵，一方麵是應用於(yu) 國防軍(jun) 工、航空航天等高端製造的重要零部件生產(chan) ，這些部件生產(chan) 要求高，傳(chuan) 統工藝往往無法達到或者即使達到但成本過高；另一方麵是用於(yu) 工程製造的小批量或者單件產(chan) 品生產(chan) 。

　　3D打印技術的發展前景如此之廣闊，發展勢頭如此之強勁，那麽(me) 其對現有的生產(chan) 關(guan) 係及模式有何影響呢？據社會(hui) 科學家研究推測，3D打印機的推廣應用具有重要的革命性意義(yi) ，主要體(ti) 現在以下三個(ge) 方麵：第一，製造工藝的深刻變革。3D打印的特點在於(yu) 通過逐層堆積材料進行加工，而不是通過去除多餘(yu) 材料進行加工。因此，這項工藝也被稱作“堆積製造”或“添加製造”。這改變了通過對原材料進行切削、組裝進行生產(chan) 的加工模式，節省了材料和加工時間，帶來了製造工藝的深刻變革。第二，製造技術的重大飛躍。3D打印技術是一種新興(xing) 的高科技技術，綜合應用了caD/cam技術、激光技術、光化學以及材料科學等諸多方麵的技術和知識，3D打印技術的不斷成熟將推動包括新材料技術、智能製造技術和堆積製造技術實現大的飛躍。第三，製造模式的一次“革命”。3D打印作為(wei) 一種新的加工工藝，將改變第二次工業(ye) 革命產(chan) 生的以裝配生產(chan) 線為(wei) 代表的大規模生產(chan) 方式，使產(chan) 品生產(chan) 向個(ge) 性化、定製化轉變，實現生產(chan) 方式的根本變革。3D打印機的推廣應用將減少產(chan) 品推向市場的時間，產(chan) 品用戶隻要簡單下載設計圖在數小時內(nei) 通過3D打印機將產(chan) 品“打印”出來，從(cong) 而不需要大規模生產(chan) 線，不需要庫存大量的零部件，不需要大量的工人。

　4、3D打印的十大優(you) 勢

　　來自各個(ge) 行業(ye) 、具有不同背景和專(zhuan) 業(ye) 技術水平的人用類似的方式描述，3D打印幫助他們(men) 減少主要成本、時間和複雜性障礙。

　　優(you) 勢1：製造複雜物品不增加成本。就傳(chuan) 統製造而言，物體(ti) 形狀越複雜，製造成本越高。對3D打印機而言，製造形狀複雜的物品成本不增加，製造一個(ge) 華麗(li) 的形狀複雜的物品並不比打印一個(ge) 簡單的方塊消耗更多的時間、技能或成本。製造複雜物品而不增加成本將打破傳(chuan) 統的定價(jia) 模式，改變我們(men) 計算製造成本的方式。

　　優(you) 勢2：產(chan) 品多樣化不增加成本。一台3D打印機可以打印許多形狀，它可以像工匠一樣每次都做出不同形狀的物品。傳(chuan) 統的製造設備功能較少，做出的形狀種類有限。3D打印省去了培訓機械師或購置新設備的成本，一台3D打印機隻需要不同的數字設計藍圖和一批新的原材料。

　　優(you) 勢3：無須組裝。3D打印能使部件一體(ti) 化成型。傳(chuan) 統的大規模生產(chan) 建立在組裝線基礎上，在現代工廠，機器生產(chan) 出相同的零部件，然後由機器人或工人（甚至跨洲）組裝。產(chan) 品組成部件越多，組裝耗費的時間和成本就越多。3D打印機通過分層製造可以同時打印一扇門及上麵的配套鉸鏈，不需要組裝。省略組裝就縮短了供應鏈，節省在勞動力和運輸方麵的花費。供應鏈越短，汙染也越少。

　　優(you) 勢4：零時間交付。3D打印機可以按需打印。即時生產(chan) 減少了企業(ye) 的實物庫存，企業(ye) 可以根據客戶訂單使用3D打印機製造出特別的或定製的產(chan) 品滿足客戶需求，所以新的商業(ye) 模式將成為(wei) 可能。如果人們(men) 所需的物品按需就近生產(chan) ，零時間交付式生產(chan) 能最大限度地減少長途運輸的成本。

　　優(you) 勢5：設計空間無限。傳(chuan) 統製造技術和工匠製造的產(chan) 品形狀有限，製造形狀的能力受製於(yu) 所使用的工具。例如，傳(chuan) 統的木製車床隻能製造圓形物品，軋機隻能加工用銑刀組裝的部件，製模機僅(jin) 能製造模鑄形狀。3D打印機可以突破這些局限，開辟巨大的設計空間，甚至可以製作目前可能隻存在於(yu) 自然界的形狀。

　　優(you) 勢6：零技能製造。傳(chuan) 統工匠需要當幾年學徒才能掌握所需要的技能。批量生產(chan) 和計算機控製的製造機器降低了對技能的要求，然而傳(chuan) 統的製造機器仍然需要熟練的專(zhuan) 業(ye) 人員進行機器調整和校準。3D打印機從(cong) 設計文件裏獲得各種指示，做同樣複雜的物品，3D打印機所需要的操作技能比注塑機少。非技能製造開辟了新的商業(ye) 模式，並能在遠程環境或極端情況下為(wei) 人們(men) 提供新的生產(chan) 方式。

　　優(you) 勢7：不占空間、便攜製造。就單位生產(chan) 空間而言，與(yu) 傳(chuan) 統製造機器相比，3D打印機的製造能力更強。例如，注塑機隻能製造比自身小很多的物品，與(yu) 此相反，3D打印機可以製造和其打印台一樣大的物品。3D打印機調試好後，打印設備可以自由移動，打印機可以製造比自身還要大的物品。較高的單位空間生產(chan) 能力使得3D打印機適合家用或辦公使用，因為(wei) 它們(men) 所需的物理空間小。

　　優(you) 勢8：減少廢棄副產(chan) 品。與(yu) 傳(chuan) 統的金屬製造技術相比，3D打印機製造金屬時產(chan) 生較少的副產(chan) 品。傳(chuan) 統金屬加工的浪費量驚人，90％的金屬原材料被丟(diu) 棄在工廠車間裏。3D打印製造金屬時浪費量減少。隨著打印材料的進步，“淨成形”製造可能成為(wei) 更環保的加工方式。

　　優(you) 勢9：材料無限組合。對當今的製造機器而言，將不同原材料結合成單一產(chan) 品是件難事，因為(wei) 傳(chuan) 統的製造機器在切割或模具成型過程中不能輕易地將多種原材料融合在一起。隨著多材料3D打印技術的發展，我們(men) 有能力將不同原材料融合在一起。以前無法混合的原料混合後將形成新的材料，這些材料色調種類繁多，具有獨特的屬性或功能。#p#分頁標題#e#

　　優(you) 勢10：精確的實體(ti) 複製。數字音樂(le) 文件可以被無休止地複製，音頻質量並不會(hui) 下降。未來，3D打印將數字精度擴展到實體(ti) 世界。掃描技術和3D打印技術將共同提高實體(ti) 世界和數字世界之間形態轉換的分辨率，我們(men) 可以掃描、編輯和複製實體(ti) 對象，創建精確的副本或優(you) 化原件。

5、3D打印的主要瓶頸

　　3D打印存在的主要瓶頸有以下幾個(ge) 方麵：

　　1、製造商“不感冒”。生產(chan) 率低，成本高。盡管3D打印機成本已經降了下來，但單個(ge) 商品的製造成本高昂的問題依然得不到解決(jue) 。使用3D打印機製造商品，一個(ge) 跟一萬(wan) 個(ge) 成本沒區別。單獨製造一件商品的成本，遠高於(yu) 大型生產(chan) 企業(ye) 製造一萬(wan) 件商品後均攤到每一件商品的成本。3D打印前期需要大量投資，但是利潤很差，也無法規模化，很難吸引資本力量大規模加入推動。在可以預見的將來，3D打印技術也不可能完全地取代傳(chuan) 統的機械加工。

　　2、消費者不買(mai) 賬。個(ge) 性化定製還是“傳(chuan) 說”。3D打印製造需要建模，設計離生產(chan) 太遠，漫長的生產(chan) 周期會(hui) 撇掉一大群消費者。即便快速響應，相比同類產(chan) 品高昂的成本和粗糙的精度又得撇掉一群消費者。重要的是，衝(chong) 動的消費者有時不知道自己需要什麽(me) 。盡管3D打印有利於(yu) 個(ge) 性化與(yu) 定製化，但大規模需求若姍姍來遲，製造商就會(hui) 容易出現資金斷裂的情況。

　　3、耗材決(jue) 定未來。3D打印不是一項高深艱難的技術。它與(yu) 普通打印的區別就在於(yu) 打印材料，耗材的擴展，決(jue) 定了3D打印機的能力邊界。目前3D打印的耗材非常有限，現有市場上的耗材多為(wei) 石膏、塑料、可粘結的粉末顆粒、光敏樹脂、沙土等，製造精度、複雜性、強度和質感都達不到高要求，雖然在某些輕工業(ye) 民用產(chan) 品領域有些應用，但是離“打印”汽車、腎、髒還差得很遠。以色列的object是掌握最多打印材料的公司。它已經可以使用14種基本材料並在此基礎上混搭出107種材料，兩(liang) 種材料的混搭使用、上色也已經是現實。但是，這些材料種類與(yu) 人們(men) 生活的大千世界裏的材料相比，還相差甚遠。不僅(jin) 如此，這些材料的價(jia) 格便宜的幾百元一公斤，最貴的要四萬(wan) 元左右。而且即便耗材研發成功，規模化生產(chan) 、材料配比等都是問題。

　　4、決(jue) 策者要“撓頭”。專(zhuan) 利製度成管理新難題。盡管3D打印所開創的未來充滿無限想象，但要實現3D打印的廣泛商業(ye) 應用，一些既有的商業(ye) 規則必須被及時調整和改變。3D打印將挑戰現有的專(zhuan) 利製度。如果在家裏打印一部智能手機，需要的數據範圍涉及從(cong) 芯片到電池的諸多公司。現有的專(zhuan) 利製度將使得在打印東(dong) 西時跟每家公司進行昂貴的專(zhuan) 利談判。其次是管理挑戰。要是打印的頭盔不合適，誰為(wei) 此負責?是設計者?還是負責打印的?還是原材料供應商?要是人們(men) 買(mai) 了3D打印機，在家打印槍支和毒品怎麽(me) 辦?這些問題都需要決(jue) 策者們(men) 迅速想出辦法，解決(jue) 消費者和商家的合法權益。

　　5、投資者還在等待。“錢”途有憂。中國發明家協會(hui) 曾在2012年組織過一批企業(ye) 到北京計算中心參觀3D打印機實戰效果，然而讓所有人大跌眼鏡的是，到場企業(ye) 僅(jin) 有一家對其感興(xing) 趣，目的竟然是想做山寨牌眼鏡。相比3D打印長達20年的工業(ye) 化應用，用3D打印機創業(ye) 乃至讓消費者實現家用，3D打印目前還處於(yu) 嬰兒(er) 期。不成熟成為(wei) 該領域的代名詞，投資者對工業(ye) 與(yu) 創業(ye) 之間的態度也形成強烈反差。一頭是產(chan) 業(ye) 資本大舉(ju) 入駐，另一頭是側(ce) 眼旁觀、靜觀其變。

　　6、社會(hui) 風險成本。如同核反應既能發電，又能破壞一樣。3D打印技術在初期就讓人們(men) 看到了一係列隱憂，而未來的發展也會(hui) 令不少人擔心。如果什麽(me) 都能徹底複製，想到什麽(me) 就能製造出什麽(me) ，聽上去很美的同時，也著實讓人恐懼。

6、著名的3D打印悖論

　　3D打印是一層層來製作物品，如果想把物品製作得更精細，則需要每層厚度減小；如果想提高打印速度，則需要增加層厚，而這勢必影響產(chan) 品的精度質量。若生產(chan) 同樣精度的產(chan) 品，同傳(chuan) 統的大規模工業(ye) 生產(chan) 相比，沒有成本上的優(you) 勢，尤其是考慮到時間成本，規模成本之後。

　　意料之外的工序：3D打印前所需的準備工序以及打印後的處理工序。很多人可能以為(wei) 3D打印就是電腦上設計一個(ge) 模型，不管多複雜的內(nei) 麵和結構，隻要摁一下按鈕，3D打印機就能打印一個(ge) 成品。這個(ge) 印象其實不正確！真正設計一個(ge) 模型，特別是一個(ge) 複雜的模型，需要大量的工程、結構方麵的知識，需要精細的技巧，並根據具體(ti) 情況進行調整。以塑料熔融打印來舉(ju) 例，如果在一個(ge) 複雜部件內(nei) 部沒有設計合理的支撐，打印的結果很可能是會(hui) 變形的。後期的工序也通常避免不了，媒體(ti) 通常將3D打印描述成打印完畢就能直接使用的神器，可事實上製作完成後還需要一些後續工藝，諸如打磨、燒結、組裝、切割等等，這些後續過程通常需要大量的手工工作。

　　7、3D打印技術的發展展望

　　3D打印技術和未來市場前景的基本判斷：首先從(cong) 長遠看，這項技術應用範圍之廣將超乎想象,最終將給人們(men) 的生產(chan) 和生活方式帶來顛覆式的改變,甚至會(hui) 引發第三次工業(ye) 革命。其次，由於(yu) 受製於(yu) 材料、成本、打印速度、製造精度等多方麵因素，這項技術並不能完全取代傳(chuan) 統的減材製造法並實現大規模工業(ye) 化生產(chan) ，未來相當長的一段時間內(nei) 兩(liang) 種生產(chan) 方式將並存、互補。第三，材料、人才、商業(ye) 化應用是3D打印技術發展和普及的關(guan) 鍵。

　　3D打印技術的到來將意味著我們(men) 人人都能成為(wei) 製造家，世界各地各處都能成為(wei) 製造工廠，全民製造的時代正在向我們(men) 招手，它同時也意味著各種行業(ye) 將麵臨(lin) 巨大變革，傳(chuan) 統製造業(ye) 和服務業(ye) 之間的界限將變得越來越模糊。隨著3D關(guan) 鍵技術的突破，不久的將來，唯一能限製我們(men) 的，就是我們(men) 的想象力，3D打印技術必將開創一個(ge) 全民製造的嶄新時代。