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摘 要：3D打印技术将摄影、计算机、互联网、新材料等结合在一起改变着我们的生产和生活方式，广泛应用在个性化产品、生物工程、高端工业产品、数码娱乐等领域，3D打印技术未来将向精密化、智能化、通用化以及便捷化等方面发展。
关键词：3D打印技术 应用 瓶颈 发展方向
具有工业革命意义的3D打印技术将摄影、計算机、互联网、新材料等有机结合在一起改变了我们的传统思维，对我们的生产和生活方式将带来巨大的改变。
一、3D打印技术的前景
3D打印技术源于美国军方的快速成型技术，随着计算机和网络技术的发展到20世纪80年代才出现商业3D打印机[1]，由于3D打印技术颠覆性的制造理念，在一些特殊的应用领域发展很快。
1.3D打印技术简介
3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，它综合了摄影、数字建模、材料、机电控制和计算机等前沿技术知识，也称增材制造、立体印刷或直接数字制造等[2]，主要包括建模、打印和后处理三个步骤，先建立数字化模型，运用液体（如液态光敏树脂）、固体粉末（如金属粉或塑料粉）、丝材（如塑料丝）等，通过光固化成型或熔融挤出以逐层成型的方式打印出实体产品。
2.3D打印技术的历程
由于发达国家特别是美国的重视和大力投入，3D打印的关键技术不断被突破，20世纪80年代到90年代，美国出现了光固化成型（SL）、选择性激光烧结（SLS）、熔融挤出成型（FDM）、三维印刷（3DP）等一系列3D打印的核心专利技术，随后各种不同用途的3D打印机相继问世：1984年美国人Charles Hull制造出世界第一台商业3D打印机；1986年Charles Hull成立了3D Systems公司，这是世界上第一家生产3D打印机的公司；2009年美国Organovo公司首次使用3D打印机造出人造血管；2011年8月，南安普敦大学研发出世界第一台可以打印飞机的3D打印机；2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。3D打印的各种产品正在快速改变我们的生活。
3.3D打印技术的前景
2014年4月在纽约举行了主题为‘万物皆可打印’的‘3D打印博览会’，有名3D打印公司都推出了各自最新廉价实用的3D打印机：中国的太尔时代公司推出的型号为PP3DP的3D打印机售价900美元 /台；浙江金华万豪配件有限公司推出的勇士4号仅需4999元/台；Quirm公司推出的Chocabyte 3D打印机价格仅为99美元/台；而Form Labs公司生产的 Form 1 3D打印机可以打印出厚度仅为25微米的产品，可谓盛况空前，3D打印机的价格越来越便宜，所打印的产品越来越实用。目前，各国的研发投入都在不断增加，以抢占制高点，而且，越发达的国家越重视，投入越大所占市场份额也越多，各国和地区所拥有的市场份额见表1。
表1世界主要国家拥有的3D打印市场份额
国家 美国 日本 德国 中国 英国 意大利 法国 加拿大 韩国 其它
份额：% 41.00 10.19 9.19 6.49 4.80 4.10 3.00 1.90 1.90 17.43
市场研究公司Canalys的报告表明：3D打印市场目前仍处于起步阶段，但发展速度正不断加快，其规模2013年为25亿美元，2018年将增至162美元以上，‘只要你能想到的，就能被设计和打印’，可以说3D打印技术的发展前景是非常广阔的。
二、3D打印技术的应用
3D打印技术的优点决定它在小批量、结构复杂、原材料昂贵的领域有着广泛的用途。
1.3D打印技术的优势
3D打印技术与传统模型加工制造相比优势明显：①可按个人的意愿实现个性化生产。②可实现制造传统加工工艺很难完成的复杂的一体成型产品。③可生产高精度的产品。④产品生产周期短，生产流程简单。⑤生产弹性大，可按需生产。
2.3D打印技术的应用
近几年随着3D打印技术的成熟，3D打印产业发展很快，主要应用领域有：①日用品：个性化的珠宝首饰、服装、玩具等。②电子产品：手机、音响及各种高档光电器材。③人造器官：人造骨骼、牙齿、假肢、甚至血管、组织和器官等。④、工业制造：各种高端工业零部件，如：汽车、卫星、飞机的一些不规则配件等。
三、3D打印技术发展的瓶颈
目前3D打印的耗材主要有热塑性树脂、光敏树脂、橡胶和各种金属材料，其固化方式主要是加热、降温、紫外线和激光烧结四种，因要求产品必须达到一定的强度，刚性和热稳定性等，故对材料的各项性能要求很高，因此价格很贵，有的高达4万元/kg，是制约3D打印技术广泛应用的主要瓶颈。市场使用最多的光敏树脂和改性树脂与普通树脂价格对比见表2。
四、3D打印技术的未来发展方向
随着大数据时代的到来，人类综合利用各种最新科研成果水平的提高，3D打印技术将向降低生产成本和生产过程的精密化、智能化等方向发展：①降低耗材价格：随着研究的深入，耗材必然多样化，生产也将规模化，耗材生产成本必将大幅降低，价格也会大幅下降。②提高耗材功能：各种智能材料、多功能材料将使产品更加实用，功能性更强。③提高打印速度和精度：实现连续打印、大件打印、多材料打印等，产品更加美观实用。④推进3D打印机小型化：促使成本更低廉，操作更简便。
参考文献：
[1]孙柏林 试析3D打印技术的优点和局限 [J].自动化技术与应用，2013（06）：15-18
[2]王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企业，2012（26）：3-5
关键词：3D打印技术 应用 瓶颈 发展方向
具有工业革命意义的3D打印技术将摄影、計算机、互联网、新材料等有机结合在一起改变了我们的传统思维，对我们的生产和生活方式将带来巨大的改变。
一、3D打印技术的前景
3D打印技术源于美国军方的快速成型技术，随着计算机和网络技术的发展到20世纪80年代才出现商业3D打印机[1]，由于3D打印技术颠覆性的制造理念，在一些特殊的应用领域发展很快。
1.3D打印技术简介
3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，它综合了摄影、数字建模、材料、机电控制和计算机等前沿技术知识，也称增材制造、立体印刷或直接数字制造等[2]，主要包括建模、打印和后处理三个步骤，先建立数字化模型，运用液体（如液态光敏树脂）、固体粉末（如金属粉或塑料粉）、丝材（如塑料丝）等，通过光固化成型或熔融挤出以逐层成型的方式打印出实体产品。
2.3D打印技术的历程
由于发达国家特别是美国的重视和大力投入，3D打印的关键技术不断被突破，20世纪80年代到90年代，美国出现了光固化成型（SL）、选择性激光烧结（SLS）、熔融挤出成型（FDM）、三维印刷（3DP）等一系列3D打印的核心专利技术，随后各种不同用途的3D打印机相继问世：1984年美国人Charles Hull制造出世界第一台商业3D打印机；1986年Charles Hull成立了3D Systems公司，这是世界上第一家生产3D打印机的公司；2009年美国Organovo公司首次使用3D打印机造出人造血管；2011年8月，南安普敦大学研发出世界第一台可以打印飞机的3D打印机；2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。3D打印的各种产品正在快速改变我们的生活。
3.3D打印技术的前景
2014年4月在纽约举行了主题为‘万物皆可打印’的‘3D打印博览会’，有名3D打印公司都推出了各自最新廉价实用的3D打印机：中国的太尔时代公司推出的型号为PP3DP的3D打印机售价900美元 /台；浙江金华万豪配件有限公司推出的勇士4号仅需4999元/台；Quirm公司推出的Chocabyte 3D打印机价格仅为99美元/台；而Form Labs公司生产的 Form 1 3D打印机可以打印出厚度仅为25微米的产品，可谓盛况空前，3D打印机的价格越来越便宜，所打印的产品越来越实用。目前，各国的研发投入都在不断增加，以抢占制高点，而且，越发达的国家越重视，投入越大所占市场份额也越多，各国和地区所拥有的市场份额见表1。
表1世界主要国家拥有的3D打印市场份额
国家 美国 日本 德国 中国 英国 意大利 法国 加拿大 韩国 其它
份额：% 41.00 10.19 9.19 6.49 4.80 4.10 3.00 1.90 1.90 17.43
市场研究公司Canalys的报告表明：3D打印市场目前仍处于起步阶段，但发展速度正不断加快，其规模2013年为25亿美元，2018年将增至162美元以上，‘只要你能想到的，就能被设计和打印’，可以说3D打印技术的发展前景是非常广阔的。
二、3D打印技术的应用
3D打印技术的优点决定它在小批量、结构复杂、原材料昂贵的领域有着广泛的用途。
1.3D打印技术的优势
3D打印技术与传统模型加工制造相比优势明显：①可按个人的意愿实现个性化生产。②可实现制造传统加工工艺很难完成的复杂的一体成型产品。③可生产高精度的产品。④产品生产周期短，生产流程简单。⑤生产弹性大，可按需生产。
2.3D打印技术的应用
近几年随着3D打印技术的成熟，3D打印产业发展很快，主要应用领域有：①日用品：个性化的珠宝首饰、服装、玩具等。②电子产品：手机、音响及各种高档光电器材。③人造器官：人造骨骼、牙齿、假肢、甚至血管、组织和器官等。④、工业制造：各种高端工业零部件，如：汽车、卫星、飞机的一些不规则配件等。
三、3D打印技术发展的瓶颈
目前3D打印的耗材主要有热塑性树脂、光敏树脂、橡胶和各种金属材料，其固化方式主要是加热、降温、紫外线和激光烧结四种，因要求产品必须达到一定的强度，刚性和热稳定性等，故对材料的各项性能要求很高，因此价格很贵，有的高达4万元/kg，是制约3D打印技术广泛应用的主要瓶颈。市场使用最多的光敏树脂和改性树脂与普通树脂价格对比见表2。
四、3D打印技术的未来发展方向
随着大数据时代的到来，人类综合利用各种最新科研成果水平的提高，3D打印技术将向降低生产成本和生产过程的精密化、智能化等方向发展：①降低耗材价格：随着研究的深入，耗材必然多样化，生产也将规模化，耗材生产成本必将大幅降低，价格也会大幅下降。②提高耗材功能：各种智能材料、多功能材料将使产品更加实用，功能性更强。③提高打印速度和精度：实现连续打印、大件打印、多材料打印等，产品更加美观实用。④推进3D打印机小型化：促使成本更低廉，操作更简便。
参考文献：
[1]孙柏林 试析3D打印技术的优点和局限 [J].自动化技术与应用，2013（06）：15-18
[2]王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企业，2012（26）：3-5