3D打印技術的優勢及發展前景分析

溫金龍 顧吉仁

摘 要：近年來3D打印技術得到飛速發展，并且在社會生活的多個領域得到廣泛應用。3D打印技術是一種高新的制造技術，對于工業發展起到革命性作用，此外3D技術也是實際制造業的發展前景所在。本文著重分析了3D打印技術的優勢所在，并進一步分析了3D打印技術的發展前景。

關鍵詞：3D打印技術 優勢 發展前景

中圖分類號：F27 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（a）-0099-02人類歷史上經歷了兩次工業革命，第一次工業革命以蒸汽機的發明使用作為標志，第二次工業革命以電力的普遍應用作為標志，兩次工業革命都極大地提高了人類的生產力，進而對社會、經濟、政治、國際格局以及日常生活等各個方面產生了深刻影響，改變了整個人類社會的面貌。兩次工業革命是促進人類社會現代化的主要力量，這一事實告訴我們社會生產的發展需要以強大的科學技術作為動力。當前3D打印技術得到飛速發展，有研究指出3D打印技術是第三次工業革命的核心技術，這就要求我們積極利用先進的3D打印技術服務于社會生產的各個環節，從而有效提高我國的經濟發展水平以及國家整體實力，提高我國在國際社會的競爭力。

1 3D打印技術簡介

3D打印技術是利用物理層的連續疊加，并應用相關材料實施逐層增加，最終生成三維實體的一種高新技術，3D打印與傳統建筑技術具有顯著差異，根據3d打印的實施過程可以將其簡稱為添加制造。3D打印是當前制造業先進科技的發展趨勢，對于傳統工業制造具有革命性意義。在實際應用過程中主要分為三大步驟，首先是在計算機上使用相關軟件設計出需要打印的模型，其次利用相關的成型設備也就是3D打印機，使用各種材料實施打印過程，進而將所需產品制造出來。

3D打印技術具有高度的綜合性與復雜性，不僅將計算機上的數字建模技術和機電控制技術進行有機結合，還將先進的信息技術、材料使用技術以及化學應用技術等進行吸納應用，因此3D打印技術在實際應用過程中能夠發揮出強大作用。3D打印機是3D打印技術的關鍵所在，3D打印機需要實現完美的控制，同時需要與計算機進行有效連接，進而將計算機上的模型轉換為具體的實物，3D打印技術包含多個系統，具體來講主要包括高精度機械系統、數控系統、噴射系統和成型環境等子系統。此外在3D打印過程中，使用的打印材料、打印的工藝以及計算機上的模型設計等都是3D打印技術不可缺少的有機組成部分。

2 3D打印技術的優勢

3D打印技術的優勢非常明顯，首先，3D打印技術可以彌補傳統制造業無法順利制造的零件，傳統工業制造方法是將毛坯根據零件需要進行切除，這種制造方法屬于多維加工；另一種零件制造方法就是使用對應的模具，將相關的材料融化后進行澆筑，這種零件制造方法只能生產一些構造簡單的零件，至于那些構造復雜精密的零件傳統制造方法無法有效完成。在這方面3D打印技術具有強烈優勢，因為3D打印技術可以根據需要打印構造復雜的零件，因此3D打印技術在實際應用中具有革命性意義，可以轉變精密零件的生產效率和生產質量，大幅提高精密零件的生產效益，促進產業的深入發展。

其次，3D打印技術有效實現了首件的凈型成形，這樣一來就可以將零件的后期制作工程大大減少，從而大幅減小進一步加工的數據泄密以及時間需求，這些特性使得3D打印技術能夠應用于某些先進的高保密性行業，最具有應用價值的包括軍工行業、核電工業等。3D打印技術使得針對相關零件的制作無需大量時間進行前期制作準備以及數據轉換，這樣就可以單件試制以及小批量生產的成本大幅下降，有助于滿足不同針對各種設備零件的需求，可以應用于新產品的開發應用和小批量產品的迅速產出。

由于3D打印技術具有的特殊優勢，使得3D打印技術在多個領域得到廣泛應用。當前3D打印技術已經被用于建筑設計、工業模型、相關復雜零件的生產、動漫模型的生產等，并在各個領域發揮出積極作用，尤其是在飛機制造、核電、火電等領域的使用。此外，某些需要使用重型機械以及高端精密機械的行業也可以有效應用，有助于提高產業的工作效率和工作質量。3D打印技術制造的產品屬于自然無縫連接，這種特點使得3D打印技術生產的零件具有高度的穩定性和連接強度，這些特性使得3D打印技術生產的零件在實際應用中遠遠優于傳統生產工藝制造的零件。

3 3D打印技術的發展前景

3D打印技術在國外的發展非常迅速，相關研究指出在2009年全球3D打印技術市場規模已經達到10億美元，從2009年開始，全球范圍內3d打印技術的增長保持每年20%以上，研究指出2012年全球范圍內的3D打印技術市場份額已經達到22億美元。2013年以來3d打印技術的發展呈現出爆發局面，其增速達到81%，而全球范圍內的市場份額高達40億美元。有研究指出，世界各國中主要以美國、日本和德國占據著3D打印技術的主要部分，其中尤其是美國所占比例最多，基本上達到全球份額的一半。

我國的3D打印技術雖然起步較晚，但是隨著3D打印技術概念的出現，很快受到社會各界人員的廣泛關注和追捧，而且隨著時間推移3D打印技術在國內的熱度不斷上升。有研究指出，我國2012年的3D打印技術市場規模約為10億元，2013年則達到20億元。雖然我國的3D打印技術發展速度很快，但是目前從整體上來看我國的3D打印技術與國際先進國家如美國相比還存在較大差距，我國的3D打印技術依然處于起步階段，這是因為我國的3D打印技術還停留在科學研究階段，未能將其應用到實際工業生產過程中，也沒有形成相關的3D打印技術生產規模。

隨著3D打印技術的不斷發展，以后3D打印主要呈現出以下幾大趨勢：首先，3D打印技術的進一步成熟，無論是打印速度還是打印效率都會得到大幅提升，進而有效滿足實際生產的需求；其次，隨著材料學的深入發展，3D打印技術所使用的材料也會根據市場需求不斷優化，打印材料的種類將會不斷豐富，而且各項性能得到進一步優化，同時其打印成本會進一步降低。此外，3D打印技術的打印設備會隨著自身發展而不斷優化，其價格和成本會不斷降低，這些因素促使3D打印技術的應用范圍得到有效擴展，并在具體的應用環節發揮出越來越重要的作用?？梢韵胂?，3D打印技術具有廣闊的發展前景，而隨著3D打印技術的有效應用，將會對社會生活的多個方面產生深刻影響。因此，為了促進3D打印技術的發展，政府部門需要從以下幾個方面著手。

一是根據3D打印技術發展狀況和實際情況制定對應的產業發展目標，從戰略高度將3D打印技術進行科學規劃，并將3D打印技術作為重點發展的戰略性產業，在此基礎上根據實際發展需要制定具體的發展規劃和措施。二是政府部門要將各個部門進行有效整合，為3D打印技術的發展提供堅實的科研儲備和資金支持，促使3D打印技術在發展過程中不斷提高其發展水平和效率，努力追趕西方先進國家。三是政府部門需要不斷完善3D打印技術的知識產權保護機制，通過立法充分保護3D打印技術知識產權擁有者的權益，并對某些復制抄襲行為進行嚴厲制裁，最終保證3D打印技術能夠按照科學、健康的發展方向前進。

4 結語

3D打印技術對于工業發展具有關鍵性的作用和意義，有助于促進傳統工藝制造業以及材料產業的革新，進而大幅提高社會生產的效率和質量，為我國的經濟發展和社會發展提供強大動力。因此國家要重視3D打印技術的發展和應用，建立相關的人才培養機制和市場運營系統，促進3D打印技術早日投入實際運用。

參考文獻

[1] 郭日陽.3D打印技術及產業前景[J].自動化儀表，2015， 36（3）：5-8.

[2] 王昊.淺談3D打印技術及其發展趨勢[J].中國科技博覽， 2015（35）：387.

[3] 秦志遠，張慧.3D打印技術優劣分析與前景展望[J].山東工業技術，2015（24）：279.