英國科學家打印出了“終結者機械手臂”;日本年度預算申請支持3D打印金屬產品的技術研發(fā);3D打印讓法國病人重獲鼻子……。如果你與人聊天談論3D打印，請注意及時儲備談資，因為網上有關此話題的更新，以小時為單位。

　　近日，主題為“我國3D打印技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢”的西苑沙龍在京舉行。國內外著名大學、研究機構及產業(yè)界的院士、專家、學者與企業(yè)家代表，各陳所學，互動交流。

　　一幅針對3D發(fā)展現(xiàn)狀和應用需求的立體圖景被還原出來。

　　3D打印身份

　　3D打印“材料疊加”的核心制造思想起源于美國。一個名叫Carlo Baese的人，在其研究專利提出，用光敏聚合物制造塑料件。這是很早以前的事了，早到1902年。

　　你聽說過“增材制造”嗎?

　　就像你可能不知阿爾茨海默病就是老年癡呆一樣，3D打印其實是一個通俗、形象的概念，在學術界一般被稱為増材制造、堆積制造、增量制造或快速原型制造。現(xiàn)在，這一技術是指基于離散材料逐層堆積的成形原理，依據產品三維CAD模型，通過軟件與數(shù)控系統(tǒng)將特制材料逐層堆積固化，制造出實體產品的數(shù)字化制造技術。

　　這是一項融合了計算機軟件、材料、機械、控制、網絡信息等多學科知識的綜合性系統(tǒng)性的技術。從原理上來講，整個過程一般包括五個環(huán)節(jié)：一是產品三維建模，二是層片數(shù)據生成與傳輸，三是能束逐層掃描材料，四是材料熔化，五是材料逐層疊加。

　　根據采用工藝裝備和材料的不同，3D打印技術大致可以分為粉末材料高能束燒結或熔化成形、絲狀材料熔融沉積(FDM)、液態(tài)樹脂固化成形、液體噴墨打印成形幾類。

　　3D打印的三大“舞臺”

　　“如果真的是(有用)，那我的‘郭’字倒過來寫?！敝圃鞓I(yè)大佬、鴻海董事長郭臺銘在今年6月底如是評價3D打印技術。當然此言本質上并不是否定該技術，其企業(yè)30年前就在使用3D打印機，只是至今這項技術都無法幫助其大量生產工業(yè)產品——現(xiàn)代汽車或家電都是在流水線上誕生，目前我們還不能指望打印機取代流水線。

　　3D打印當然有著大顯身手的舞臺，首先是復雜結構的快速制造，理論上只要能設計出三維結構模型，我們就可以在無需刀具、模具及復雜工藝條件下快速地將設計變?yōu)閷嵨?二是個性化定制，3D打印非常適合個性化定制生產、小批量生產以及產品定型之前的驗證性產品制造;三是3D打印技術目前主要適用于高附加值產品制造、個性化產品以及產品大規(guī)模生產前的研發(fā)與設計驗證等環(huán)節(jié)的制造。

　　應用領域擴大 從高端走向普及

　　上世紀90年代是3D打印技術蓬勃發(fā)展時期，至少有十幾種新工藝和新系統(tǒng)設備先后面世，但其大紅大紫還是在奧巴馬提出振興制造業(yè)的戰(zhàn)略之后。

　　這一速度的發(fā)展之快，受關注之高，從頻頻見諸媒體就可感受到。它的發(fā)展也是體現(xiàn)在這一行業(yè)的各個環(huán)節(jié)和層面。

　　首先是從快速原型、工藝輔助等間接制造向零部件直接制造轉變。近年來，利用粉末材料的3D打印技術成為零部件直接制造領域的研究熱點和前沿。其中，利用小功率激光器和粉床工藝的選擇性激光熔化技術(SLM技術)設備才出現(xiàn)兩三年，但已經在鈦合金、鎳基高溫合金等特種合金零件的快速制造方面顯示出了強大的技術優(yōu)勢。美國AeroMet公司使用LENS技術制造的次承力結構件在F-18戰(zhàn)斗機上實現(xiàn)了裝機應用。

　　接下來是多學科交叉融合發(fā)展，3D打印應用領域不斷擴大。3D打印與生物學科、信息學科、材料學科交叉融合為3D打印技術提供了更為廣闊的發(fā)展空間。3D打印技術與生物工程的結合已成功應用于人體器官的再制造。

　　三是3D打印裝備向產品化、系列化和專業(yè)化方向發(fā)展。制件成形精度和效率提高是產品化、系列化和專業(yè)化發(fā)展的目標。

　　第四是形成了相對完整的3D打印制造產業(yè)鏈，并形成了一定的產業(yè)規(guī)模和市場銷售。歐美國家已經形成了包含材料制備、相關軟件、工藝、裝備、管理、創(chuàng)意服務和應用等相對完整的產業(yè)鏈。據《Wohlers Report 2010》統(tǒng)計，3D打印應用領域包括消費產品/電子產品行業(yè)、汽車行業(yè)、醫(yī)療/牙科行業(yè)以及航空航天、建筑等行業(yè)。據預測，到2025年，3D打印技術潛在的經濟影響將達到2300—2500億美元。

　　與我們生活最相關的是，3D打印裝備從高端型走向普及型。低端3D打印裝備銷量的急劇增加促使了3D打印裝備總銷量的快速增長，也說明了3D打印制造裝備從高端型向普及型快速轉變?，F(xiàn)在在淘寶網上，最便宜幾千元就可以買到一部3D打印機。如果你迫不及待想試試打印出自己設計的模型，可以考慮購買一臺。

　　我國與國外基本同步

　　我國自上世紀90年代初，便在國家自然科學基金委和國家科技部的支持下開始研究該項技術，相比較其他制造領域，我國3D打印技術與國外基本上同步啟動、同步發(fā)展。

　　特別是在科技部多個五年計劃的持續(xù)支持下，華中科技大學、西安交通大學、清華大學、北京航空航天大學、西北工業(yè)大學等一批科研院所開展了幾乎所有主流的3D打印技術研究，研發(fā)出一批3D打印裝備，建立了兩個國家重點實驗室、1個國家工程中心，以及若干生產力促進中心，在航空、汽車、生物、電子等行業(yè)進行應用驗證，為持續(xù)研究與應用推廣打下了良好的基礎。

　　另外，神龍汽車、長安福特、奇瑞汽車、廣西玉柴機器有限公司、東風汽車公司等一批企業(yè)則利用3D打印技術于多種零部件和產品的設計開發(fā)和生產應用中。

　　未來5年，我國可重點圍繞高端工業(yè)產品和大眾個性化消費產品兩大類對象，加強3D打印有關的基礎理論與成形微觀機理、設計方法、關鍵工藝技術研究，高性能高精度高效率工藝裝備研制，以及相關標準規(guī)范制定。

　　我國的3D打印技術進步很快，但仍然落后于歐美，而落后的原因并不是研發(fā)時間晚了幾年。國內企業(yè)在研發(fā)上投入少、底子薄、資金少，制約了研發(fā)投入。此外，政府的支持力度也不夠。

　　國內3D打印技術雖然科研水平已位居世界前列，但在工藝裝備、工程應用方面還有很大的發(fā)展空間。為此，我國3D打印技術需要制定技術發(fā)展路線圖，規(guī)劃基礎研究、產業(yè)化、工程應用的發(fā)展路線，從而使其真正產業(yè)化。