引言

　　3D打印技术，作为现代化社会的高科技产物，在现阶段传统产业经济越发难以为继的时候，3D打印给制造业带了了新的希望。作为新兴的革命技术，3D打印也在不断与时俱进，开拓创新。在经济全球化和社交全球化以及技术全球化的今天，世界各国也都在加速研究新型的科技来提高国民经济，改善国民生活。

　　3D打印，有时也称为立体制造或者快速成型制造。随着现代社会的发展，人们对生活要求的质量越来越高，我们需要用越来越多先进的技术与科技来满足人们的需求。3D打印带来了整个世界制造业产业的改革，以前是机械零件等设计必须依赖于生产的器械是否能实现，而今3D打印机来了，将会彻底改变以前的生产思路，使得制造型企业在生产部件的时候不用再去考虑它的制造工艺，3D打印机能实现所有的复杂结构的零部件的打印。3D打印机不需要模具或者外部打磨，可以直接从电脑中读取图纸，然后打印出来，产品的生产周期大大的减短，提高了生产效率。

　　3D打印机的工作原理与普通打印机的基本相同，差别在于打印材料，我们常用的普通打印机的打印材料是纸张和墨水，3D打印机就不同了，它里面装有陶瓷、塑料、金属、砂等不同的打印材料，是工厂所用制造零部件的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑的控制，就可以把事先设计好的图纸读取出来，然后经过3D打印机一层一层的叠加起来。

　　绪论

　　国内外3D打印机的研究现状

　　国外3D打印机的研究现状

　　经过十几年的摸索、研究和发展，3D打印技术有了很大的进步，现在已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。当前国际上较先进的3D打印产品可以实现24位色彩的彩色打印，并且垂直速率可以达到每小时25mm厚度。

　　目前在发达的欧美等国家，3D打印技术体系已经初步形成，并且成功的形成了商用模式。比如在航空航天、骨骼制造和汽车制造业等领域，3D打印机可以快速的完成零部件的打印，完成精细而复杂的造型，但是规模较小。

　　在线路图层面，美国于分别于1998年和2009年两度发布“增材制造技术”线路图。美国学界2009年召开的第2个面向未来10到12年的“增材制造技术”研发路线图研讨会，集合了来自世界各地有名的65名专家学者，为“增材制造技术”制定未来10到12年的研究指南。该研讨会讨论出了“增材制造技术”在设计、材料、生物医药应用、工艺建模与控制、教育和研发、能源与可持续发展等各个方面的未来前景。经过65名学者的评估认定，持续推动“增材制造技术”走在发展前沿，并且大力推广与研究，3D打印机将创造出更大的发展态势。经过研究讨论出的这个路线图报告，重点给出的关键建议是建立美国国家测试床中心、推动未来该领域的设备和人力资源发展、并展示制造研究的概念。在2009年路线图的基础上，北美焊接和材料结合工程技术领导组织——爱迪生焊接研究所成立了添加制造联盟(AMC)，这个联盟的主要目的是提高“增材制造技术”的成熟度与稳定度，并且以国家为基础，倡导并资助“增材制造技术”，将3D打印技术从现阶段的新兴技术推进到主流制造技术。AMC目前包括大、小型企业、政府机构和重要的大学研究机构等33个公司成员与合作组织。

　　美国福特走在了3D打印机研究计划及执行层面最前面。现阶段福特正在开发一种高度灵活的新型3D打印制造技术，福特称它为自由曲面加工技术(F3T)，其主要目的是以降低小规模的消费钣金零件所需的时间和本钱。用F3T制造三维外形的模具，只需要几个小时，比如说按照传统的生产工艺需要两到六个月生产的零部件，F3T则只需要三四天就能完成，大大节约了制造时间。但目前F3T技术仍处于初级萌芽阶段，还无法满足大批量消费者的需要，只能提供小范围应用。美国能源部计划对新一代的3D打印产品提供704万美元的能源补助，以推进高效并且节能的制造工艺。

　　国内3D打印机的研究现状

　　国内3D打印行业已经有30多年发展历史，在设计初期，大部分的设计都是在理论阶段，所以都被称为“学院派”，近年来，随着国外3D打印技术的难点突破，让这些“学院派”的人有了新的想法，在其推动下，国内的“学院派”也走向实际设计的道路，这样3D打印才在我国发展起来。

　　在3D打印技术研发方面，我国已经有部分技术处于世界先进水平。其中，生物细胞3D打印技术取得显著进展，已可以制造立体的模拟生物组织，为我国医学领域尖端科学研究和生物提供了关键的技术支撑;并且激光直接加工金属技术发展较快，现阶段基本已经满足特种零部件的机械性能要求，有望率先应用于航天航空装备制造。在产业应用方面，目前，依托各大高校的研究成果，对3D打印设备进行产业化运作的公司实体主要有：湖北滨湖机电(依托华中科技大学)、陕西恒通智能机器(依托西安交通大学)。以上公司都形成了一定的产业化，并且其中有些公司生产的便携式桌面3D打印机的价格与成本已经可以和国际上进行竞争，成功进入欧洲以及美国市场。 一些中小企业成为国外3D打印设备的代理商与生产商，制造以及销售3D打印设备、以及成型软件和3D打印所需的特种材料。并且还有一些中小企业购买了国内外各种类型的3D打印设备，为相关企业的研发、生产提供专门的服务。广东省工业设计中心和深圳市普立得科技有限公司等企业，设立了3D打印服务中心，因为这些地方都处于我国经济科技发展前列，科技人才多都汇集于此，他们利用此优势，改善并创新3D打印技术，并且生产制造，为国内和国外的客户提供服务，并且获得了较好的经济收益。

　　2012年10月，国内成立了中国3D打印技术产业联盟，这意味着小而散的局面正在向资源整合及技术交流的阶段发展，这有利于国内3D打印技术的进一步研发与突破。2013年5月29日-31日，北京举办了首届世界3D打印技术产业大会，联合美国和部分欧洲等国家成立了世界3D打印技术产业联盟，全球3D打印行业零散的资源在一定程度上得到了整合;2014年6月20日，在青岛举办第二届世界3D打印技术产业大会，产业大会归纳出：①3D打印具有广阔的前景，我们对3D打印技术的认识还只是冰山一角;②3D打印行业需要抱团发展，走出“小而散”的发展误区。此次大会展示了先进的3D打印技术，参加博览会的观众突破15万人次。

　　3D打印机的发展趋势

　　3D打印产业的未来发展前景

　　3D打印将成为工业化力量，3D打印起初只能用于生产产品的模型、原型以及玩具，而在未来几年内它将成为工业化力量。你做的火车和你乘坐的飞机将使用3D打印制造的零部件，这些零部件能够让火车和飞机变得更加节能、更加环保。3D打印就在悄无声息下，在你不曾发觉的情况下，通过3D打印制造的飞机、家电、汽车的零部件已经融入了我们的生活。

　　3D打印开始治病救人，通过3D打印制造的人体器官，比如骨头、假牙等医疗植入物将提高你身边一些人的生活品质，因为3D打印产品与传统生产工艺不同，它可以根据一个人特有的体型特征匹配定制，如今这种技术已被应用于制造更好的钛质骨植入物和义肢等。并且3D打印制造软组织的实验正在紧急进行中，在不久的将来，通过3D打印制造的血管和动脉就有可能应用于手术之中。

　　产品创新速度加快，一切产品的设计速度都将加快。因为3D打印机打印的效率高，打印成本相对较低，打印工艺与传统制造有本质区别，使得各行业的创新者的思想更为开阔，从而将创新更快地推向消费者。虽然使用3D打印的快速原型制造技术并不是新鲜事物，但成本的迅速降低、设计软件功能的改善以及打印材料的种类越来越多样化，这就说明设计人员将能更方便、更快捷地使用3D打印机，使他们能够在创新设计的初级阶段就打印出原型产品，然后对原型进行修改，完善产品，然后再重新打印，从而加速创新，创造出良好的产品。

　　跟现今制造的产品相比，那些只能通过3D打印机制造的新产品将融合新型材料、印刷电子器件以及纳米尺度于一体，从而展示出神奇的新特性。这些通过3D打印制造的产品将令人喜爱，并具备明显的竞争优势。未来随着对可行的商用3D打印机的研究不断创新与不断改善，我们可以期待新的3D打印产品带着新的特性出现在我们的面前。随着3D打印机的性能不断提高，功能的各方面的完善，我们有望在以后的家具或交通工具等上面看到集成了3D打印零部件的混合制造工艺。

　　总而言之，从中期发展与长期发展来看，3D打印产业具有较为广阔的发展前景，但目前将3D打印实现产业化距离成熟阶段还有很大距离，对于短期3D打印市场规模的发展，我们不应该过分高估，理性看待问题。因此，根据现阶段3D打印的发展，产业界对其投入应以加强创新研发、技术引进和储备为主，其中重点是要重视自主知识产权的建设和维护，力争在不久将来的市场竞争中占据有利地位。

　　3D打印技术未来发展的主要趋势

　　3D打印机未来将呈现四个方面的主要发展趋势：

　　(1)3D打印速度和效率将不断提升

　　随着融合材料制造工艺、开拓并行方法的采用以及多喷头打印的实验，3D打印的效率和速度有望获得比现在更大提升，提升3D打印的精度、速度和效率，连续打印、大件打印、开拓并行打印、多种材料打印等工艺方法，提高成品的打印质量、物理和力学性能，实现直接面向图纸的制造。

　　(2)3D打印材料更加多样化

　　随着社会的不断发展，先进的打印材料被挖掘出来，纳米材料、新型聚合材料、智能材料、合成生物材料等将成为3D打印材料;研究与发现更为多样的3D打印材料，比如功能梯度材料、纳米材料、智能材料、非均质材料及复合材料等，尤其是金属材料，它的直接成型技术很有可能成为今后研究与应用的又一个热点，毕竟我们的生活离不开金属。

　　(3)3D打印机价格大幅下降

　　随着3D打印技术的不断成熟，一些规模较小的3D打印机制造商已经开始推出一万美元以下的3D打印机。随着3D打印技术的进步及推广应用，3D打印机的价格在此基础上还有可能大幅下降。3D打印机的体积的发展越来越小型化，制作成本更低廉，它的操作更简便，越来越适应人们的需求; 3D打印技术在生物医学、建筑、车辆、服装等各方面的拓展，使得它的作用越来越大，节约了各行业的制作成本。

　　(4)3D打印机应用领域更加广泛

　　3D打印机诞生初期，主要用于机械与模型制作，也用于医疗、航空航天、建筑等行业的模型制作。随着3D打印技术的更加成熟，它已经开始用来制造汽车、飞机等高科技含量零部件，假牙、骨骼等人体组织。专家预计，在不久的将来，人们的生活中遍地可见3D打印，从身上的首饰、眼睛框、到我们手里的手机，我们坐的汽车、火车、飞机等都能体现出来。