3D打印核心技术及应用现状研究

摘要：3D打印技术的发展和应用，是科技进步、造福民众的一项重要体现。3D打印实现了多材质、多梯度、多文理的直接制造，而且应用范围非常广泛。本文将针对3D打印技术进行分析阐述，重点针对其技术优势和应用途径进行分析，从而系统系的梳理3D打印技术的应用与发展趋势。

关键词：3D打印；多尺度工艺结构；技术应用

近年来，3D打印技术引起了世界各国的广泛关注，以美、德两国为代表的3D打印正在风靡全球。该技术以前言科技为依托，改变了传统工业生产模式，并且正在成为触发第三次工業革命的推助力。3D打印技术广泛应用与航天、医学、制造、考古、时尚等多个领域，成为不同领域技术创新的引爆点。

一、3D打印概述

3D打印技术的核心特征在于快速成型，通过3D打印机利用三维数字模型建立打印模板，通过金属粉末、塑料粉末、树脂粉末等不同类型的粉末物质进行粘合，并通过逐层打印以形成实物构架。通过3D打印不但能够具备高度精准性，同时打印厚度最薄能够实现0.025mm，这一特点决定了即使低性能的3D打印机也能够完成高质量实物打印。

二、3D打印的优势分析

（一）简便高效，打印精准

3D打印无需考虑打印物体的复杂结构，打印物体的大小决定了3D打印的时间、技术应用、材料选择等因素，但是与事物本身的结构复杂没有关系。同时也不需要考虑打印物体的多样性，通常来说，采用3D打印无需考虑规模经济特点，在3D打印技术下，生产100个同种产品和生产100个不同种类的产品成本是一样的，这一模式改变了传统制造业以规模求效益的特点，因此3D打印技术具有免费、多样性技术优势。但这并不意味着3D打印是完全免费的，而是从成本价值来说更有利于品种多样化生产。3D打印无需投入大量人力物力进行组装，通过打印能够一次性成型，从而减少了生产过程的复杂性和繁琐性，生产成本更低，生产误差更小。

（二）没有专业技能门槛限制

3D打印对所生产的产品没有复杂度要求，这一点往往是传统制造业所不具备的。例如通过3D打印机能够鼻部的可植入金属假体，这一假体在传统制造中工艺及其复杂，操作流程繁琐，但是通过3D打印则能够高效率、高精准度的完成假体打印。同时3D打印操作没有专业技术限制，及时是没有经过专业培训的普通人，也能够使用3D打印机完成精密零件制造。而专业人士则能够利用3D打印进行技术创新，从而提高产品质量和应用价值。

（三）绿色环保，生态价值显著

随着3D打印技术的不断完善，在尺寸方面已经没有任何限制，不但能够打印与打印机规模相当的物体，同时也能够实现微型和大型物体的打印，如微小至沙粒或者庞大到建筑物。3D打印所产生的肥料很少，特别是金属打印材料应用更加充分，无需进行材料雕刻，而是通过材料堆积形成成品，耗材总量与产品实际材料用量相当。而且3D打印对于材料色度没有限制，通过颜色组合能够形成新颜色，也能够通过基质材料融合形成新的打印材料。

三、3D打印技术的应用前景

（一）高科技领域的应用

3D打印技术在高科技领域应用广泛，例如在医学领域方面，通过3D打印能够制作出人体器官替代品，如骨骼。通过3D打印能够制造出与人体骨骼相同的替代品，植入体内之后能够起到良好的支撑作用，有利于人体骨细胞恢复生长，修复破损，在人体骨骼修复正常之后，3D骨骼会自然溶解，不会对人体造成不良影响。在航天领域3D打印技术的应用能够生产出更精密的零部件，从而改变传统工业制造精准度不达标的缺陷。美国曾在2013年利用3D打印技术制造出火箭喷射器，并且实验圆满成功，不断缩短了发射器研发生产周期，同时也有效降低了精密部件的制造成本。考古领域对于3D打印技术也有广泛应用，例如在修复破损古文物方面已经取得了良好成效。通过3D打印复原古文物，通过3D扫描建立数据模型，从而使古文物复原更加精准。

（二）在生产制造业领域的应用

3D打印技术应用与制造业有着广阔的发展前景，以食品行业为例，3D打印能够打印出任何食物，这些打印食物不但造型美观、口感良好，而且还能减缩食品制造过程。食物打印机与网络连接，用户能够自主制作食谱，而且能够制造出面包、饺子、巧克力等多种事物。在制造业方面，3D打印能够实现规模型高效生产模式，提高产品精密度的同时，还有利于降低制作成本。3D打印已经实现了从技术概念向实际产品有效转化，3D打印皮划艇、3D汽车等已经相继投入生产，为造福社会、发展生态经济、节约人力资源拓展出一条新途径。

（三）在日常生活中的应用

3D打印技术应用于日常生活中能够提高个性化生活品质，譬如在生活日用品制造上采用3D打印，能够制造出个性化的打火机、笔筒以及各种饰品等。通过3D打印还能生产各类电线、扩音器磁体等，这些物品属于集成系统，具有一定的市场消费价值。

近年来，3D打印技术在教育领域也尝试引进，不少教育机构正在着力探索3D打印技术应用与现代教育的愚孝手段。届时，学生不但能够在学习过程中体验到3D打印技术的便捷性，同时还有利于激发学生的探索创新热情，提高学生的学习积极性。

结语

在3D打印技术不断发展的今天，制作成本持续下降，而技术精准度逐步提高，可以预见，3D打印技术讲述未来生产创新的核心要素。3D打印机具有可移动、便捷灵活的操作特点，通过网络就能够对其进行指挥，并为不同地点的客户提供完备的配送服务，是“云制造”发展应用的主流趋势，为公众生产生活质量的提高创造了更优越的技术环境。

参考文献：

[1]柳建，雷争军.3D打印行业国内发展现状[J].制造技术与机床.2015（03）

[2]郭日阳.3D打印技术及产业前景[J].自动化仪表.2015（03）

[3]李坚，许民，包文慧.影响未来的颠覆性技术：多元材料混合智造的3D打印[J].东北林业大学学报.2015（06）

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