3D打印技术在中国的发展现状

3D打印技术在中国的发展现状（精选12篇）

1.3D打印技术在中国的发展现状 篇一

2014年中国3D打印市场竞争发展机遇 智研咨询网讯：

内容提示：未来3-5年将是3D打印技术最为关键的发展机遇期，智研咨询研究部预计，2014年国内3D打印的产值可以再翻一番，有望达到40亿至50亿元，2015年则有望达到80-100亿。到2016年产值将达百亿元人民币。

3D打印技术对于生产者来说，可大幅降低生产成本，提高原材料和能源的使用效率，减少对环境的影响，它还使消费者能根据自己的需求量身定制产品。

3D打印机既不需要用纸，也不需要用墨，而是通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术，使特定金属粉或者记忆材料熔化，并按照电子模型图的指示一层层重新叠加起来，最终把电子模型图变成实物。其优点是大大节省工业样品制作时间，且可以“打印”造型复杂的产品。因此许多专家认为，这种技术代表制造业发展新趋势。

《2014-2019年中国3D打印行业深度调研与投资潜力研究报告》显示，2012年我国3D打印行业的产值仅8亿至9亿元；2013年国内翻番增至20亿元。现在还是3D打印技术的起步阶段、产业化的初级阶段。

2.3D打印技术在中国的发展现状 篇二

1.1 3D打印技术的优势

3D打印技术, 是计算机技术发展的重要应用趋势, 主要具有如下几方面的突出优势。

1) 产品多样化, 不增加成本。使用3D打印技术, 通常只需设计蓝图以及原材料便可打印制造所需的产品, 中间省去培训以及购置新设备的成本。而传统的生产模式, 受限于生产设备而无法生产出多样化的产品[1]。2) 无需组装。传统的生产大多基于流水线生产模式, 在完成零部件的基础上需进行组装产品, 需要耗费一定的时间与成本。而使用3D打印技术后, 可实现分层生产而无需组织, 可有效降低生产费用。3) 零时间交付。应用3D打印技术, 根据实际打印需求进行即时生产, 降低企业产品库存积压。假如在交货地点附近使用3D打印技术生产产品, 在保持零时间交付的同时, 减少运输费用。4) 设计空间无限。传统的生产工艺所生产的产品形状受限于生产工具。应用3D打印技术后可突破生产工具的约束, 拥有更为广阔的设计空间。

1.2 3D打印技术的应用现状

随着3D打印技术的持续发展与进步, 发挥着重要的作用。3D打印技术当前主要应用于如下领域。

1) 建筑设计。在建筑设计领域中, 3D打印技术可应用于在短时间内制作建筑施工所需的建筑模型, 并且能够大大地降低建筑模型的制作成本, 提升其环保程度, 满足建筑设计者的具体需求。2) 教育行业。3D打印技术为教育行业注入了新的发展思路, 在部分教学机构中已经在深入探索教学过程中应用3D打印技术的可行性方案, 以提升教学便利性以及培养学生创新意识与学习主动性[2]。3) 食品行业。3D打印技术在食品行业最为主要的作用在于打印食品, 不仅能够提升食品的外观美观程度, 而且还能够大大地提升食品的口感, 与传统手工制作的食品间没有太大的差异。4) 生物医药。在生物医药领域中, 3D打印技术主要应用于医疗器械、医疗模型、人体组织工程植入以及人体器官模型制作等领域中, 被视为未来应用前景最为广泛的领域。5) 航空航天。在航空航天领域, 应用3D打印技术, 可自动完成实体模型生产过程, 并保证模型质量符合航空航天所需的要求, 确保所生产的模型能够适应太空环境。

2 3D打印技术在农机制造中的发展前景

农机设备, 是推动农业现代化发展的重要前提。将3D打印技术深入应用于农机制造中, 加快农业现代化的发展步伐。3D打印技术在农业制造中主要拥有如下几方面的发展前景。

2.1改变农业机械传统作业流程

在过去很长的时间里, 制造农业机械通常按照如下流程:设计目标、设计方案、权衡选择、方案确定、技术分析、样机设计、复杂件制作、测试及改进等复杂的生产制造流程。

使用3D打印技术后, 优化农机制造流程, 简化生产工艺。在综合分析选择设计方案环节中, 利用3D打印技术直接制作所设计的农机模型, 更为直观, 也更有利于技术分析[3]。在样机生产环节, , 也无需考虑生产工艺问题, 拥有更大的制造空间。此外, 应用3D打印技术能够缩短制造时间, 大大提升制造效率。

2.2提升农业机械作业效率

在传统农机制造中, 所需要经历的流程冗长, 难以提升制造效率。而将3D打印技术应用于农机制造中, 能够更为直观地制作设计模型, 提升设计效率。此外, 还可轻易地将零件设计转变为实体, 大大提升研究效率, 可以简单高效地完成样机制造工作。同时, 还可利用3D打印技术, 在短时间内为农机使用过程中存在故障的零件进行更换、改造、升级等操作, 高效地完成技术细节升级, 提高农机生产效率[4]。

2.3 解决当前农业机械存在的技术难题

在研发中, 会遇到样品生产、单件制作以及零部件繁多等难题。存在由于关键零部件结构的生产难度大所带来的技术攻关难题。3D打印技术的应用, 让这些难题的解决变成现实。

3 结束语

在未来的农业机械制作中应用3D打印技术, 可有效地解决传统农业机械制造过程中所存在的问题。在农机制造中应用3D打印技术, 打印结构复杂的零件与打印结构简单的零件, 在制作时间、制作成本等方面并未存在较大的差异。由于3D打印技术的突出优势, 使得应用3D打印技术制作农业机械时拥有更大的设计及制作空间, 能够生产出更加多样化的农机设备品种。

参考文献

[1]江洪, 康学萍.3D打印技术的发展分析[J].新材料产业, 2013, (10) :30-35.

[2]柳建, 雷争军, 顾海清, 等.3D打印行业国内发展现状[J].制造技术与机床, 2015, (3) :17-21+25.

[3]裴进灵.基于3D打印的农业机械研发及应用[J].当代农机, 2014, (8) :73-75.

3.3D打印技术在中国的发展现状 篇三

关键词：3D打印技术；动画产业；衍生品；观影模式

3D打印作为第三次工业革命的重要标志之一，是近几年开始流行的一种快速成型技术，3D打印利用它速度快、高易用性的优点已经在诸多行业被使用。[1]同时，在美国已经有了将3D打印引入动画产业的先例。虽然我国目前的动画产业发展较之前有了很大的发展，但还存在着以下问题：美国大而全的动画产业模式并不完全适用于中国国情；一些大型动画公司制作能力不如有些小型公司，但小公司在商业开发及能力上远远比不上大型公司，导致生产的动画品质良莠不齐。另外，中国动画产业链不够完全，虽然目前国家政策大力支持动画产业的发展，但在动画制作的资金以及发行市场仍然具有一定的制约因素，使得中国动画的影响力削减。同时，中国现存的动画产业在近年无法超越美国与日本成熟的产业模式。所以，中国当下应当寻求新型动画产业模式。

3D打印技术作为一种新兴的技术手段，自1986年出现以来，一直受到人们的关注，关于3D打印的新闻也被各路媒体相继报道。[2]很多人认为，作为第三次工业革命重要标志的3D打印技术将会对传统的多个行业产生巨大影响。随着技术的发展及成熟，3D打印技术也在越来越多的行业里开始应用。但在目前我国的动画制作过程中还没有将这种新兴技术与动画制作相结合。随着人们消费水平的提高，动画衍生产品的需求量也在与日俱增，尤其是经历了2015年中国动画大转折的一年，动画衍生品的激增可以从《大圣归来》这部影院动画的上映就可以明显地看出。这部动画上映之后，网络上的观影者们自发地形成了“自来水”在微博上宣传这部良心之作。当时许多观影者不约而同地在导演的微博下评论希望能够制作周边衍生品，声势之浩大是中国动画在影院上映后从未有过的现象，在后期依据影片所制作出的衍生品有雨伞、抱枕、钥匙链、服装等。其中并未见到将3D打印制作衍生品这种方式运用到其中，由于未來可能会出现动画衍生品需求量的激增，因此中国动画产业急需与3D打印技术相结合。

1 3D打印与影院动画及其衍生品结合

2016年4月18日，动画电影《大鱼海棠》定档2016年7月8日上映，这部动画电影从初期策划到决定上映日期经过十二年。而在这部动画电影的微博主页可以看到，衍生品的预售在动画电影制作过程中就已经开始进行了，当时在微博主页可以看到的动画衍生品有：系列笔记本（如图1）、动画角色挂坠和系列明信片，但是其中并没有见到类似于人物模型手办的衍生品推出预售。这就给了3D打印一个很好的启示和机会，在衍生品推出时不光可以推出十分常见的纸制周边产品，同时还可以根据人物地设计或动画中较有代表性的角色来利用3D打印制作出相关人物衍生品或者动画电影中的道具，这样不光可以推动周边衍生品的销量，同时也可以让以后的动画制作公司考虑到衍生品与3D打印结合这个方面，从而让影院动画的内容和衍生品的质量有着更大的提升。

在2016年3月上映的美国动画电影《疯狂动物城》在中国的累计票房已经达到了15.3亿元人民币。①与此同时，迪斯尼影业不光推出了两位主角狐尼克和兔朱迪的布制玩偶（如图2），而且也推出了同款人物的手机保护套。在电子产品迅速更新换代的今天，人们手中的智能产品也跟随着时间的推移快速地变换。因此，可以让3D打印与动画相结合，制作出立体触感的手机保护套。手机保护套目前是一种十足的快速消耗品，利用3D打印来制作出的动画周边手机保护套供消费者购买一方面能够推动动画衍生品的销量，同时也能让消费者们广泛地接触到3D打印这种新兴的技术产业，为3D打印在公众中的普及打下良好的基础。

我国现在大力发展动画产业，同时也可利用3D打印技术精细的制作和人工后期精美的上色来制作出相关的人物模型及道具吸引顾客购买。同时，3D打印简化了传统动漫衍生产品的开发中需要多种工艺流程，让动漫衍生产品直接数字化在电脑中生成；降低了投入成本，缩短了衍生产品开发所耗费的时间，打破了传统动漫衍生产品开发对创意的局限，为动漫衍生产品的开发者开启了巨大的设计空间；在电脑上制作衍生品模型时通过软件更加利于修改；打印出来的模型如果后期需要展览，则可以向观众提供很好的近距离的观赏性，交互性也更强。

不光如此，还可以建立3D打印产业园，让观影者们不光可以在影院购买动画衍生品，还可以自己画出喜爱的动画角色，拿到产业园来让工作人员利用3D打印制作出他们自己所画出的动画角色。这样又开拓了3D打印的可定制性，相对于现阶段的衍生品制作时间来说，3D打印制作衍生品所需要的时间也大大小与现阶段，以此来满足不同顾客的多种需求。不光如此，还可以将3D打印区域用玻璃隔离出一块可供参观的地方，这样顾客就可以更加直观地了解到3D打印的制作流程，不光让顾客能够设计出自己喜欢的动画人物，同时也可以让他们近距离地看到自己的作品是如何一步一步变成实体的。让顾客们能够真真切切地感受到3D打印的魅力所在。

2 建立动画观影新模式

在现阶段这种动画观影模式下，观众们只是进行单一的单线消费：购买电影票、观看电影、观影结束。消费行为到观影结束后就彻底结束，这种消费行为往往是一次性的，所以可以在中国建造类似于乐高主题公园、迪斯尼乐园形式的电影主题影院。将影院风格与电影风格布置相同，在影片上映时打出主题影院的宣传来吸引观众观影。同时，在影片上映期间将利用3D打印制造出的衍生品放置在影院中，以此来供观影者们欣赏或者进行购买。在新型动画观影模式下，可以让观影者在结束观影后，看到诸多的动画衍生品，可以任由观众进行购买从而继续进行消费行为。这样就将单一的单线消费转变为多线的多渠道的消费，从而拉动动画电影的票房以及其周边衍生品的销量。

与此同时，在影片以及衍生品同时推出的前期，投资方一定会考虑这部影片是否值得投资，是否值得将影片中的素材制作成为衍生品投入市场。因此，可以让动画制作公司制作出先行试看片段来吸引投资方的投资，这就能够让动画制作公司更加慎重仔细地对所制作的动画投入更多的精力，以制作出更好的效果。同时，在衍生品同时推出的情景之下，动画公司也能从一定程度上提高整部影片的质量。先行片段制作完毕吸引到投资之后，就可以进入影片以及其衍生品的制作过程中，同时可以在网络上放出先行片段以及开通衍生品预售通道，同时保持在网络上的宣传热度，这样既可以在影片制作期间保持网络热度，同时也可以对衍生品的制作数量有一个基本的数量估计。

在制作衍生品时，可利用3D打印技术制作衍生品。传统动漫衍生品开发制作流程复杂，需要高超的技艺，并且制作时间长，而且需要强有力的资金支持。而3D打印可以通过三维软件，如maya、Zbrush等来设计模型，利用3D打印机来一次成型，这大大解决了传统动漫衍生品前期开发流程复雜的问题。[3]

影片以及衍生品制作出来之后，就可以把衍生品在影片上映期间布置在影院，供观众们购买。以这种全新的方式进行动画衍生品的开发，能够使我国动漫衍生品的开发前景更加广阔。

建立动画观影新模式的整个过程可以通过图3来表示：

关于要建立动画观影新模式的原因，可以用一张对比表格来说明（表1）：

表1能够很直观清楚地看出在整个观影模式过程中，新型观影模式将衍生品开发制作以及发售的环节融入影片整体制作环节中，新型观影模式不光使得影片从初期策划到后期上映以及衍生品开发的时间较之传统观影模式大大缩短，同时使得衍生品的推出也更具时效性，能够让衍生品的发售紧跟影片热度，推动销售数量上涨。这种新型模式可以使得影片票房和衍生品收入实现双赢。

例如，2016年1月29日上映的动画电影《功夫熊猫3》，在影片观看过程中，观众通过观看前几部动画都已经十分熟悉作为主角的阿宝，但在此片中，还有一个角色十分吸睛，她就是片中十分喜欢悍娇虎的小熊猫（如图4），她的长相性格以及外貌设定都十分讨喜，完全可以将其制作成周边衍生品，或是她手中的悍娇虎玩偶，也是可以制作成衍生品向观众出售。影院大厅内，放有阿宝的卡通模型（如图5），观众们可以很直观地观察到影片中的角色身上服饰的细节以及在影片中也许没有注意到的设定。将卡通模型放在影院已经能够实现，而在未来利用3D打印制作出大批量的衍生品放置在影院进行销售的这种新型模式下，观众不但是观影者，同时也是体验者，从而通过网络和线下影院同时拉动衍生品的销售量。

3D打印引入动画观影新模式虽然存在着诸多好处，但是现阶段利用3D打印来制作动画衍生品的实现性并不是很高。同时，现阶段3D打印还存在着一些弱点和不足，如生产成本较高，3D打印机造价昂贵打印费用居高不下；还有打印材料可选择性少的限制；另外3D打印技术普及推广后，产品更容易被扩散，盗版风险加大等等。[4]同时在动画观影新模式中的衍生品制造质量问题也需要大大注意，要在保证时效的同时也要保证衍生品的质量过关。

3D打印的打印成本和打印材料的限制在现阶段也许是个比较重要的问题，但是随着社会的发展，3D打印机的造价以及打印成本一定会较之现在有所下降。同时，3D打印在未来也一定会有更多比现在更适合、成本更低廉、更加容易成型的材料供人们选择和使用。

3 结语

本文通过将3D打印引入中国动画产业链中，从而利用3D打印形成新型的动画产业模式、新型的动画衍生品生产以及制作方式、新型的观影模式，这将在未来的动画产业中起到关键作用。同时，它具有非常大的市场潜力，也能够带来非常高的经济效益，能够在动画衍生品的开发中起到强烈的带动作用。

3D打印技术引入中国动画产业里，可以在3D打印发展的时间里将3D打印更加趋于民用、更加普遍。这样也能够为动画产业带来更多新亮点和动力，促进我国动画产业的发展。同时，也要注意未来在将3D打印普及化的情境之下，要注意维护动画作品以及其衍生品的知识产权。这样便可以在未来中国动画产业以及中国动画市场上占据有利的位置。

注释：①《疯狂动物城》票房数据来源于艺恩电影营销智库。

参考文献：

[1]Brain Evan . 解析3D打印机——3D打印机的科学与艺术[M]. 机械工业出版社，2014.

[2]王琦悱.中国动画产业现状及发展研究[D].上海师范大学，2008.

[3]彭高思媛. 3D打印技术在动漫衍生产品开发的应用[D].北京印刷学院，2014.

4.3D打印技术在中国的发展现状 篇四

摘要：3D打印技术已获得迅速发展，并受到世界各国广泛关注，基于目前3D打印技术发展的现实情况，着重分析我国3D打印技术发展现状以及面临的环境条件，并提出我国3D打印技术发展与应用的对策建议，以便为我国抢抓3D打印技术发展机遇提供重要技术支撑。

近年来，3D打印技术获得迅速发展，并受到世界各国的广泛关注，美国科学家将3D打印产业列为“美国十大增长最快的工业”之一，有的甚至期望3D打印这种神奇的技术能带来“第三次工业革命”[1][2]。军事强国加大技术研发力度，3D打印技术成熟度及性能不断提升，3D打印精度和速度不断提高，打印成本越来越低，打印原材料更加丰富；主要国家积极探索3D打印技术在武器装备设计、制造和维修保障中的应用，已经通过3D打印技术成功“打印”出手枪；美军应用3D打印技术，辅助研制了导弹用的弹出式点火器模型；美国GE集团已应用3D打印技术制造喷气发动机[3]。随着世界各国不断加大对3D打印技术的研发与投入，我国也开始高度重视3D打印技术发展与应用，已持续加大对3D打印技术支持，在若干关键技术方向取得了重要突破，在多个领域的应用取得重要进展，3D打印技术发展的支撑环境条件更加完善。

一、我国3D打印技术发展现状

我国3D打印技术发展与发达国家相比，虽然在技术标准、技术水平、产业规模和产业链方面还存在大量有待改进和发展的地方，但经过多年的发展，已形成以高校为主体的技术研发力量布局，若干关键技术取得重要突破，产业发展开始起步，形成了小规模产业市场，并在多个领域成功应用，为下一步发展奠定了良好基础。

(一)初步建立以高校为主体的技术研发力量体系

自上世纪90年代初开始，北京航空航天大学、西北工业大学、华中科技大学、西安交通大学、清华大学等高校相继开展了3D打印技术研究，成为我国开展3D打印技术的主要力量，推动了我国3D打印技术的整体发展。北京航空航天大学“大型整体金属构件激光直接制造”教育部工程研究中心的王华明团队，西北工业大学凝固技术国家重点实验室的黄卫东团队主要开展金属材料激光净成形直接制造技术研究。清华大学生物制造与快速成形技术北京市重点实验室颜永年团队主要开展熔融沉积制造技术、电子束融化技术、3D生物打印技术研究。华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室史玉升团队主要从事塑性成形制造技术与装备、快速成形制造技术与装备、快速三维测量技术与装备等静压近净成形技术研究。西安交通大学制造系统工程国家重点实验室，以及快速制造技术及装备国家工程研究中心的卢秉恒院士团队主要从事高分子材料光固化3D打印技术及装备研究。[4](二)整体实力不断提升，金属3D打印技术世界领先

我国增材制造技术从零起步，在广大科技人员的共同努力下，技术整体实力不断提升，在3D打印的主要技术领域都开展了研究，取得一大批重要的研究成果，特别是在高性能金属零件激光直接成形技术方面取得重大突破，技术水平达到世界领先。高性能金属零件激光直接成形技术世界领先，攻克了金属材料3D打印的变形、翘曲、开裂等关键问题，成为首个利用选择性激光烧结(SLS)技术制造大型金属零部件的国家。北京航空航天大学已掌握使用激光快速成形技术制造超过12平方米的复杂钛合金构件。西北工业大学的激光立体成形技术可一次打印超过5米的钛金属飞机部件，构件的综合性能达到或超过锻件。北京航空航天大学和西北工业大学的高性能金属零件激光直接成形技术已成功应用于制造我国自主研发的大型客机C919的主风挡窗框、大中央翼根肋，以及正在设计的第五代战斗机的钛合金主体结构，成功降低了飞机的结构重量，提高了战机的推重比，缩短了设计时间[5]。

(三)产业化进程加快，初步形成小规模产业市场

利用高校、科研院所的研究成果，依托相关技术研究机构，我国已涌现出20多家增材制造设备与服务企业。北京隆源自动成型系统有限公司，1993年开始研发选区粉末烧结激光快速成型机并取得自主知识产权，广泛应用于航空航天、船舶兵器等行业的设计试制部门；北京太尔时代科技有限公司自主研发了拥有完全自主知识产权的控制系统、机械系统、打印材料等3D打印机核心技术；紫金立德公司专业从事3D打印机及其耗材的开发、生产、销售，并提供相关服务；西安铂力特激光成形技术有限公司是激光快速成形技术的产业化公司，公司产品已在国家多项重点型号研制和生产过程中得到应用，如应用于C919大型商用客机中央翼身缘条钛合金构件的制造，是目前国内金属3D打印技术领先者；武汉滨湖机电技术产业有限公司主要生产LOM、SLA、SLS、SLM系列产品并进行技术服务和咨询，1994年就成功开发出我国第一台快速成型装备－薄材叠层快速成形系统，开发生产的大型激光快速制造装备具有国际领先水平，2013年，成功开发出全球首台工作台面1.4m*1.4m的四振镜激光器选择性激光粉末烧结装备，标志着其粉末烧结技术达到国际领先水平。据中国3D打印技术产业联盟数据，2012年，我国3D打印市场规模约为10亿元，2013年翻一翻达到20亿元，2014年达到50亿元[6]。未来几年，中国3D打印市场每年将至少以1倍以上的速度成长，规模或达百亿元。

(四)应用取得突破，在多个领域显示了良好的发展前景

随着关键技术的不断突破，以及产业的稳步发展，我国3D打印技术的应用也取得较好进展，已成功应用于设计、制造、维修等产品全寿命周期。一是在设计阶段，已成功将3D打印技术广泛应用于概念设计、原型制作、产品评审、功能验证等，显著缩短了设计时间，节约了研制经费。在研制歼-

15、歼-16和歼-31等战斗机过程中，利用金属3D打印快速制造钛合金主体结构，在一年之内连续组装出多款飞机进行飞行实验，显著缩短了研制时间[7]。运-20在做首飞前的静力试验时发现起落架连接部位一个很复杂的结构件出了问题，需要更换材料，重新加工。采用3D打印技术，在很短的时间内生产出了需要的部件，保证了试验如期进行。二是在制造领域，已将3D打印技术应用于飞机紧密部件和大型复杂结构件制造。我国国产大型客机C919的中央翼根肋、主风挡窗框都采用3D打印技术制造，显著降低了成本，节约了时间。C919主风挡窗框若采用传统工艺制造，国内制造能力尚无法满足，必须向国外订购，时间至少需要2年，模具费需要1300万元。采用激光快速成形3D打印技术制造，时间缩短到2个月内，成本降低到120万元。三是在维修保障领域，3D打印技术已成功应用于飞机部件维修。当前，我国已将3D打印技术应用于制造过程中报废和使用过程中受损的航空发动机叶片的修复，以及大型齿轮的修复。以大型舰船伴随保障为背景的3D打印技术973项目成功立项，将对3D打印应用于伴随保障的重大基础问题进行研究。

二、我国3D打印技术发展面临的环境 随着技术的不断发展及广泛应用，3D打印技术受到越来越多的重视，我国3D打印技术发展的机遇和挑战并存。

(一)我国已对3D打印技术高度重视与大力支持，为3D打印技术发展提供了有力的政策支撑环境

当前，我国正大力推进经济发展模式转型，高端制造业成为工业发展的重要方向，3D打印已经开始受到国家的高度重视，3D打印技术发展已被提升到国家战略层面，有关部门正在制定支持3D打印产业发展的专项政策。2013年国庆前夕，中共中央政治局以实施创新驱动发展战略为主题开展第九次集体学习，学习期间，中央领导专门考察了中关村与3D打印相关的研发和生产企业，表明我国上层开始重视3D打印技术的发展。科技部最新制定的《国家高技术研究发展计划》、《国家科技支撑计划制造领域2014备选项目征集指南》中，也明确提出系列支持3D打印技术发展的政策，提出把“3D打印关键技术、装备研制聚焦航空航天、模具领域的需求”作为重点研究，力求突破3D打印制造技术中的核心关键技术。此外，国家在《2013年产业振兴和技术改造专项重点专题》，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，《国务院关于印发工业转型升级规划（2011-2015年）》，《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，《高端装备制造业“十二五”发展规划》等文件中，都提出要加大对3D打印技术的支持力度。随着党和国家的高度重视，必将带动全社会对3D打印技术的重视，政府和企业对3D打印技术的研发投入也必将大幅增长，为我国3D打印技术的发展提供良好的条件，吸引越来越多的科技工作者投身于3D打印技术的研究，快速攻克制约3D打印技术发展的技术瓶颈，为我国3D打印技术的发展提供不竭的动力。

(二)我国已具备良好的技术基础，为3D打印技术发展与应用奠定了坚实的基础 经过多年的发展，我国的3D打印技术已具备较好的基础。世界上，3D打印技术仍处在技术发展初期，我国与技术先进国家的差距较小，为我国3D打印技术发展提供了难得的历史机遇。从上世纪末开始3D打印技术研究，经过多年的积累，形成了一批稳定的研究机构和专家队伍，突破了一批关键技术，建成了一批重要的研究基地，创建了一批产业公司，我国3D打印技术发展已经具备赶超发达国家的技术基础。北京航空航天大学、西北工业大学的金属材料激光快速成形技术攻克了长期制约金属材料3D打印的关键技术问题，成功应用于航空领域，技术水平居世界领先地位，为下一步发展奠定了技术基础。北京航空航天大学、西北工业大学、华中科技大学、西安交通大学和中航工业北京航空制造工程研究所等高校和科研结构形成了一批高水平专家队伍，为下一步发展奠定了人才基础。北京隆源自动成型系统有限公司、北京太尔时代科技有限公司，西安铂力特激光成形技术有限公司、华曙高科和武汉滨湖机电技术产业有限公司等3D打印公司形成了自己的产品特色，业务稳步增长，为3D打印技术的产业化发展奠定了产业基础。发达国家3D打印技术仍不成熟，为我国3D打印技术留下了赶超的时间窗口。总体上，3D打印技术仍处于技术积累期，尚有大量核心关键技术待攻克和突破，整体技术水平还有待提升，产业模式还有待拓展，相对传统高级制造业，发达国家在技术上领先幅度并不大，为我国赶超世界先进技术水平留下了机会。(三)我军武器装备发展模式正在向自主创新转变，对3D打印技术的发展提出了迫切需求

当前，新一轮工业革命已经吹响了号角，新型数字化制造特别是3D打印技术的发展为新工业革命的即将来临提供了无限遐想，我国正在按照国防和军队现代化建设“三步走”战略构想，加紧完成机械化和信息化建设双重历史任务，国防科技和武器装备的发展模式正在由跟踪模仿向自主创新转变，对3D打印技术的发展提出了迫切的需求。3D打印技术是满足武器装备研制对快速制造需求的有效手段。近年来，新型武器装备的研制显著提速，仅仅在航空领域就有歼-20、歼-

15、歼-

31、运-20等多种型号军用飞机在同步研制。复杂武器装备研制是一个重复迭代过程，每一轮设计调整到实验都需要制造原型机，传统制造方式需要制造模具，时间长、花费多，常常造成新型武器装备研制周期长、成本高。3D打印技术可直接根据数字化设计制造零件，可以大大节约样品制作时间，极大地缩短产品的研制周期，降低研制成本。3D打印技术是满足高性能武器装备生产对复杂结构制造需求的有效手段。3D打印技术几乎可以成型任意形状的零件，特别适用于制造具有复杂内部结构的零件，如制造复杂的钛合金结构部件，具有复杂内部冷却通道的航空发动机涡轮叶片，内部材料和结构复杂的坦克装甲等关键武器零部件。

(四)发达国家大力发展3D打印技术，对我国3D打印技术的发展提出了严峻的挑战近年来，美、英、日等发达国家高度重视3D打印技术，大力推进3D打印技术发展，技术研发与产业应用不断取得重要进步，有进一步拉大与我领先优势的趋势，我国3D打印技术面临严峻挑战。一方面，美国、英国等将3D打印技术列为国家重点发展技术，集全国之力进行发展，抢占发展先机。2012年，美国在重整制造业计划中将3D打印技术列为重点发展的11项技术之一，并作为其“全美制造业创新网络”首家研究中心的主要研究方向[8]。英国技术战略委员会也在“未来的高附加值制造技术展望”中，将3D打印增材制造作为提升国家竞争力，应对未来挑战的22个应优先发展技术之一。2013年1月，英国、德国、法国、意大利的产业界、学术界和政府间组织联合启动投资2千万欧元的欧洲3D打印技术研究计划，研究利用增材制造原理快速加工无缺陷零废料的大尺寸金属零件的技术，这是目前欧洲在3D打印领域最大的研究合作机构和计划。2014年，日本投入3960万美元启动国家3D打印项目，开展3D打印设备和精密3D成形技术的研发。另一方面，美国等发达国家的3D打印技术研究取得重要进展，技术成熟度及性能显著提升。2012年，美国Sciaky公司的新型电子束3D打印技术取得重要突破，具备大型金属部件加工能力，美国国防部和洛克希德•马丁公司准备将其用于生产F-35战斗机的钛、钽、铬镍铁合金等高价值材料的高品质零部件。3D Systems公司的激光熔融技术取得重要进展，美国空军将在此基础上开发用于打印F-35战斗机和其他武器系统的3D打印机。美国太空制造公司的太空3D打印技术已具备应用于太空站维修、升级和延寿，载荷升级改进，硬件太空制造等方面的能力，2014年向国际空间站运送了首台3D打印机[8]。最后，欧美已形成了包含材料制备、软件开发、装备生产和应用服务等相对完整的产业链条，领先的产业格局基本形成。美国3D systems、Stratasys公司、德国EOS公司的营业收入遥遥领先，已形成了寡头垄断的市场竞争格局。2013年全球3D打印市场规模约40亿美元，其中美国和欧洲占据了25亿美元。按国家统计工业级3D打印机数量，美国占38%，日本占9.7%，德国占9.4%，我国仅占8.7%。随着3D打印技术的发展与广泛应用，我国传统制造业优势将不复存在。如果我国不能抓住3D打印技术发展机会，我国的制造业将面临严峻的挑战，美国甚至称“技术进步将使中国的制造业像过去20年里美国制造业那样迅速衰落”。

三、启示建议 着眼我国国情、军情，以及3D打印技术发展现状，为加快推进3D打印技术的发展与应用，要加强组织管理，开展基础研究和标准规范研究，加强3D打印材料和软件技术研发。

(一)加强组织管理，为3D打印技术发展与应用创造政策支撑条件

3D打印技术发展与应用涉及技术广、覆盖领域宽、影响范围大、特别是对现代工业体系和制造领域影响显著，必须坚持创新驱动发展战略，加强管理和顶层设计，为我国3D打印技术发展与应用的科学有序展开奠定基础。一是要从国家层面重视对3D打印技术发展的规划设计，做到统一发展规划、统一资源配置、统一技术体制、统一基础设施建设，确保3D打印技术发展与应用的科学实施，防止规划乱象，标准不一。二是要突出需求牵引，深入分析我国3D打印技术发展与应用的目标、方向和重点，坚持把技术应用好作为衡量技术发展的基本准则，把实现应用的社会效益、军事效益和经济效益作为核心目标，切实提高3D打印技术水平。三是要深化系统管理，充分考虑3D打印技术发展政策、产业发展政策、财税支持政策等因素，运用系统管理的理论与方法综合全面地对3D打印技术发展与应用的相关要素实施最优化配置和前瞻规划。

(二)开展基础研究和技术标准规范研究，为3D打印技术发展与应用提供基础支撑

基础研究和标准规范研究是推动3D打印技术发展和应用的根本保证，应在国家和军队数字制造发展计划框架下，加强制造原理、方法、工艺、材料、标准和规范等方面的研究创新，为3D打印技术发展与应用打下基础。一是开展基础研究，进一步提高3D打印的成形精度与打印速度，研发出更多可供3D打印的材料，使3D打印技术能够更好地满足应用需求。开展3D打印制造原理、方法、工艺、设备的基础研究，加强粉末原材料、材料工艺、成形工艺等基础技术研究，进一步提升3D打印的精度和效率；开展各类3D打印工艺的机理分析，提供工艺优化基础，支持与3D打印配套的工艺基础理论研究；开展激光器、振镜、光路系统等关键零部件的研发与制造。二是研究共性技术与标准规范，推动技术标准规范军民一体化，加快3D打印技术在武器装备设计、制造和维修保障中的应用。研究3D打印的创新原理、方法及其相关支撑技术，包括新材料、新器件（激光器）、智能控制、设计软件、网络数据库、新成形原理、新的设备工艺、巨型结构3D打印、微纳3D打印、太空环境制造等共性技术；为支撑3D打印共性技术快速产业化，研究相关标准与规范，包括材料性能标准、软件接口标准、制造质量标准、制造工艺规范和元器件性能标准等。

(三)加强3D打印材料和软件技术研发，满足打印需求

5.3D打印技术在中国的发展现状 篇五

摘 要：3D打印技术不需要加工，就能通过计算机图形数据快速生产任何形状的物体，大大缩短了产品的生产周期，近年来得到社会的广泛关注，并广泛利用在汽车、航天航空、医疗教育、工业设计、模具制造等社会各个领域。将3D打印技术应用在传统的模具教学中，能够为学生提供更加直观、形象的教学形式，提高教学效果。本文主要简单阐述了3D打印技术的概念，以及它在模具教学中的实践应用。

关键词：3D打印技术 模具教学 实践

随着计算机、信息技术的进步，3D打印技术逐渐成为时下最热门的一个话题，并广泛利用在社会各个领域。比如模具制造，主要用于工业产品中，大大节省了产品研发成本和生产的周期。但是目前由于受到材料的限制，3D打印技术还没有大面积的普及。将3D打印技术引用在模具教学中，能够便于学生的理解和记忆，将枯燥的理论课堂与实际产品进行有效地结合，激发了学生学习的兴趣，大大提高教学效率。

一、3D打印机打印原理

3D打印机又被称为三维打印机，是一种快速成型技术。它将数字模型文件作为打印的基础，通?^特殊的粉末状金属、蜡材、塑料等可黏合的材料，通过打印机将一层层的黏合材料打造成一个三维的实体物品。3D打印技术的原理，是通过计算机将数据信息和原材放入到打印机中，打印机按照设置的程序一层层地将产品打印出来。

二、桌面3D打印技术在模具教学中的实践应用

桌面3D打印机的价格比较便宜，工艺简单，材料选择比较多，尺度精度好，易于装配，能够快速构建中空和瓶状零件，比较适合模具教学。

1.桌面3D打印技术在课堂教学中的应用

3D打印技术归根到底是虚拟现实技术的延伸。它拓展了人类的知觉和感觉，促进了人类思维的发展，将3D打印技术与课堂教学融合在一起，能够刺激学生的感官，从而激发学生学习的兴趣，提高教学效果。随着3D技术的发展，目前3D打印技术已经比较成熟，将3D打印技术引入到模具教学中来，能够在教学活动中，现场打印一些模具的模型，让学生更加直观地了解模具知识和技术，从而优化教学效果。

2.桌面3D打印技术在课程设计方面的应用

模具设计课程一般需要一个到两个星期。教师让学生利用所学的软件，进行绘制模具图形。教师对学生的设计图形进行指导。如果学生的模具设计尺寸、大小等信息不符合实际要求，教师会给予学生一些指点并要求学生做出相应的修改，从而帮助学生加深对课堂知识的理解。在3D打印技术应用在模具设计课程中，学生设计作品完成以后，可以通过3D打印机将自己设计的作品打印出来，既可以提高学生学习的兴趣，又能提高学生的动手能力。在打印的过程中，学生很容易发现自己设计图纸存在的问题，从而进行修改和调整，进一步提高设计水平。目前，国内华南理工大学、华中科技大学等高校将3D打印技术应用在模具方面已经取得了一定的进展。比如华中科技大学成立了材料形成与模具技术国家重点实验室，并建立了3D打印材料性能和精度控制方法，形成了一套比较完整的技术体系。

3.桌面3D打印技术应用在实践环节

模具是一门实践性和应用性很强的专业。学生不仅要掌握模具设计、制造，还有模具的安装、维护和管理。很多高职院校由于受到资金与办学条件的限制，无法大量购买设备。而桌面3D打印机的成本比较低，可以打印一些体积比较小的模型，也方便教师在课堂上进行演示，然后让学生进行操作，能大大提高学生的动手能力。

三、小结

随着3D打印技术的发展，未来3D打印机的成本会逐步下降，3D打印机将会得到进一步的普及和应用。所以，教学也要与时俱进，让学生接触到新技术、新设备，培养学生的创新能力和实践能力，但是在教学中，也不能完全依赖3D打印技术，而是要将其与传统教学模式结合起来，切实优化教学效果。

参考文献：

6.3D打印技术在中国的发展现状 篇六

一、3D打印是什么

3D打印技术是一种快速成型技术,以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,用过逐层打印的方式来构造物体。

它与普通打印工作原理基本相同,只是打印材料不同。普通打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层一层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。

常用的3D打印材料有尼龙材料、石膏材料、金属材料、合金材料、及橡胶类等。

二、打印过程

先通过计算机软件建模，然后拷贝到3D打印机中，进行打印设置后，就可以把它们打印处理，其工作分解如下：（1）三维设计

先通过计算机软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。（2）切片处理

打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。

传统制造技术（如：注塑法）虽然可以较低的成本大量制造聚合物产品，但是3D打印技术则可以更快，更有弹性以及更低成本的办法完成数量相对较少产品。这种技术的特点使其可以造出任何形状的物品。

三、应用领域

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

四、在建筑工程中的应用前景

（一）已有应用举例

1、上海张江高新青浦园区，10幢3D打印建筑是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”“打印”的建筑墙体，作为办公用房使用，仅花费24小时。

2、在荷兰首都阿姆斯特丹，采用可再生的生物基材料为建筑材料的全球首栋3D打印房屋“运河住宅（Canal House）”，有望3年内完工。

（二）发展前景展望 1、3D打印技术与BIM技术的融合

参数化设计、异形建筑形体或局部复杂，用传统的设计软件、图纸、施工技术难以精确表达。BIM（建筑信息模型）的逐渐应用，相信电脑中的建筑模型完全可以与3D打印机衔接。随着3D打印技术的发展，可打印材料增加、可打印体量变大和成本降低，可以直接打印出建筑装饰构件，再运输到施工现场安装拼接。甚至可以打印具有足够强度的结构构件。2、3D打印技术与建筑设计方案投标业务的结合

通过3D打印技术制作建筑全景式模型，比如可以随意转换组合的模型。这样做的优点在于，你只需要通过不同的组合来改变设计规划，不需要反复从头开始。随着建筑项目进度的不断深入，3D模型的性质也变了。之前已经确定了初步的宏观想法，紧接着便要优化细节了。室内设计往往涵盖了硬件、表面材料和装饰材料。设计师通常需要使用3D打印机制作出1：1的等比例的专门设计的室内特征模型，作为向客户展示并确认设计。3、3D打印技术可以打印门把手、花饰及其它建筑内的固定装置物，创造出独特的物件。可以应用于复杂造型的装饰饰面，将三维设计图输入计算机，利用打印技术解决复杂造型的成型问题。

4、大型单独装饰构件采用3D打印技术节约成本，避免安装、加工等复杂的工序。针对室内设计装饰工程中的屏风、隔断、双曲或多曲壳体装饰面等，减少骨架、面层等多工序施工，实现曲面顺滑，无接缝。

5、利用3D打印的特点，针对工期要求高的工程，大大缩短施工工期。

6、新技术运用于装修行业中，实现科技带动发展的目标。

五、3D打印技术的优点

1、制造复杂物品不增加成本； 物体形状越复杂，制造成本越高。对3D打印机而言，制造形状复杂的物品成本不增加，制造一个华丽的形状复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能或成本。制造复杂物品而不增加成本将打破传统的定价模式，并改变我们计算制造成本的方式。

2、产品多样化不增加成本。

一台3D打印机可以打印许多形状，它可以像工匠一样每次都做出不同形状的物品。传统的制造设备功能较少，做出的形状种类有限。3D打印省去了培训机械师或购置新设备的成本，一台3D打印机只需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料。

3、无须组装3D打印能使部件一体化成型。

传统的大规模生产建立在组装基础上，机器生产出相同的零部件，然后由机器人或工人组装。产品组成部件越多，组装耗费的时间和成本就越多。3D打印机通过分层制造可以同时打印一扇门及上面的配套铰链，不需要组装。省略组装就缩短了供应链，节省在劳动力和运输方面的花费。供应链条越短，污染越少。

4、零时间交付可以按需打印。

可以根据客户要求使用3D打印机制造出特别的或定制的产品满足客户需求，所以新的商业模式将成为可能。如果人们所需的物品按需就近生产，零时间交付式生产能最大限度地减少长途运输地成本。

5、设计空间无限。

传统制造技术和工匠制造的产品形状有限，制造形状的能力受制于所使用的工具。3D打印机可以突破这些局限，开辟巨大的设计空间，甚至可以制造目前可能只存在于自然界的形状。

6、减少废弃副产品与传统的金属制造技术相比，3D打印机制造金属时生产较少的副产品。

六、结束语

7.3D打印技术发展综述 篇七

3D打印技术是新兴的制造技术。就其技术特征而言, 一是依据三维CAD设计数据, 采用液体、粉末、丝、片等材料逐层累加的方式制造实体零件, 故也称作增材制造技术;二是不仅可以制造出任意复杂形状的零件, 还大大减少了加工工序, 缩短了加工周期[1], 故也称作快速成型技术。3D打印技术为21世纪最具代表性制造技术之一, 使制造工艺、技术、模式产生了根本性变化, 越来越受到工业界和投资界的关注, 不仅推动了经济发展, 也影响着人类生活方式。目前, 3D打印技术已在多个领域, 如电子产品、工业设计、汽车、航天、建筑、生物医疗及珠宝首饰、鞋类等领域的个性化定制得到应用。

由于多方面的瓶颈与挑战, 3D打印技术的进一步扩展应用仍受到限制。推动其发展并扩展其应用领域方面, 该技术正在朝着提升打印速度和精度、扩展或开发新材料的方向上发展。本文在技术、材料等方面进行了探究分析。

1 3D打印发展趋势

3D打印技术的局限与挑战主要表现在:一是速度、效率和精度存在严重冲突, 3D打印速度提升的同时打印成品精度不尽人意;二是受打印机工作原理的限制, 考虑了打印精度的同时打印效率远不适应大规模生产需求;三是由于打印材料的制约, 很多金属材料、陶瓷材料等打印件相比传统工艺仍存在致密度低和内应力大等问题。3D打印的成型材料多采用有机高分子材料, 选择局限性较大, 成型品物理特性较差[2]。

看到3D打印技术和产业的发展前景, 大企业致力创新高效、高精度的打印技术发展, 主要有四种:一是CLIP技术, 即“连续液界面生产工艺”;二是Poly Jet技术, 即光固化三维打印;三是MSL技术, 即微立体光刻;四是超材料打印技术。

2 技术研发

2.1 高速度、高精度的光固化3D打印 (CLIP)

现有光固化成型方法是利用液态树脂, 层层构筑物体结构, 即先打印一层, 矫正外形, 再灌入树脂, 再重复之前的步骤, 打印速度和精度不可兼得。2015年3月20日, Carbon3D公司的Tumbleston等人在美国Science杂志上发表了一项具有颠覆性的3D打印新技术[3]:CLIP技术, 即“连续液界面生产工艺”, 其工作原理为:在底部有一个能通过紫外线和氧的窗口, 紫外线使树脂聚合固化, 而氧气起阻聚作用, 这两个矛盾体使得靠近窗口部分的树脂聚合缓慢仍呈液态, 这一区域称为“死区”。“死区”上方树脂在紫外线作用下固化, 已成型的物体被工作台上移, 树脂连续固化, 直到打印完成为止, 如图1所示。CLIP技术在提高了精度的同时, 打印速度可以提升100倍。

2016年4月, 3D Systems公司展示了一款全新的工业级立体光固化成型 (SLA) 3D打印机——Figure4[4], 打印过程包括一系列的流水线式3D打印及打印后期处理, 显著特征是使用了一个机器人手臂。打印原理与CLIP有些类似:液态光敏树脂在光源的照射下逐层固化成3D打印件, 同时被作为打印平台的机械臂末端自下而上快速拉出。由于光源和树脂之间存在一种专业膜, 这个过程只需数分钟, 如图2a和图2b所示。如果可以创建一个该设备的阵列, 将进一步缩短制作时间, 实现SLA部件的大规模制造。

2.2 多颜色、多材料的混合3D打印 (Poly Jet)

传统3D打印的单调颜色和单一材质已不能满足人们的需求。特别是在消费品、个性化定制、服饰鞋类等领域, 能够实现多色彩、混合材料设计与制造的3D打印技术将成为突破关键。目前, 实现多颜色、多材料打印的有粘结剂三维打印和光固化三维打印, 前者通过喷射不同颜色的液体粘结剂将粉体材料粘结, 打印出彩色模型;后者由喷嘴喷射液态光敏树脂, 再采用紫外光固化来成型。如原Objet公司推出的Poly Jet技术即是光固化三维打印, 可在机外混合多种基础材料, 得到性能更佳的新材料, 而且通过不同颜色树脂的混合, 可以打印上百种色调。在Poly Jet的基础上, 后来推出了Poly Jet Matrix技术, 可以同时喷射不同型号材料, 结合两种基础材料的特性从而生成复合材料, 也可在单个建造工作中打印具有不同机械和物理性能材料组成的零部件。

美国Z Corporation公司基于粘结剂三维打印技术最先推出全真彩色原型件打印设备。3D System公司基于Poly Jet技术的高端机型Pro Jet 660Pro和Pro Jet860Pro可以使用CMYK (青色、洋红、黄色、黑色) 4种颜色的粘结剂, 实现600万种以上的颜色。

美国麻省理工学院研发出了一种“多种制造”系统[5], 通过喷墨打印头的微液滴混合了光敏聚合物, 不仅能够一次打印10种材料, 而且可自我校正, 保证打印精度, 更是能够将复杂的电子器件直接植入对象。该研究团队已经使用该系统来打印智能手机、LED镜头等物品。

2016年4月, Stratasys发布了最新的多材料全彩3D打印机J750[6], 如图3所示。这款机器有6个喷嘴, 能够实现36万种颜色深浅不同、软硬不同和透明度不同塑料的3D打印, 并且可以将多种材料一次打印出来, 而不用分别打印再组装, 相对传统的消费品和鞋类制造, 效率大大提高。J750最小打印层厚度可达14μm, 打印出的原型几乎与真正产品一样。

多颜色的3D打印技术能够直接获得产品设计的彩色外观, 而不需要后处理流程;多材质的3D打印技术能够将不同性能的材料构建于同一零件上, 缩短加工流程、减少装配、提高性能[7]。多材料、多颜色3D打印颠覆了传统设计和创意过程, 使得设计者和制作者以之前无法想象的创新方式创建产品, 以满足人们对产品外观和性能的需求。可以预见, 该项技术在消费领域、教育行业、个性化定制以及珠宝首饰、柔性电子设备、可穿戴传感器等领域有着巨大优势。相对粘结剂三维打印, 光固化三维打印没有粉末材料系统, 其产品表面精度高, 无台阶感, 更具发展优势, 而喷头和光敏材料的开发将是以后的研究方向。

2.3 金属材料功能零件的3D打印 (MSL等)

与非金属材料的原型制造相比, 金属材料3D打印的目的是直接制造, 其打印工艺包括选择性激光融化成形 (SLM) 、激光近净成形 (LENS) 、电子束快速成形 (EBRM) 、聚能光束制造技术 (DLF) 等。目前, 3D打印的一些金属材料要具有与传统技术成型的金属材料相当的甚至更好的性能, 还要解决精度和表面粗糙度、内应力大、致密度低以及内部组织缺陷等问题。

各大高校、研究所对以上问题做了大量研究, 北京航空航天大学王华明团队突破了激光快速成形TA15钛合金大型结构件内部缺陷和内部质量控制及其无损检验关键技术, 研究结果表明飞机构件综合力学性能达到甚至超过钛合金模锻件水平[8]。西北工业大学黄卫东团队在研究激光立体成型技术工艺的同时, 进行了成型件微观组织形成规律的研究, 在进一步严格控制工艺条件的基础上, 获得了具有定向乃至单晶组织的试样, 并在总结优化工艺后, 获得了不同合金的激光立体成型件, 成型件内部致密, 表面质量良好无缺陷[9]。

3D打印并非传统技术的一个替代或补充。将3D打印快速成型的优势与传统技术优点结合起来, 则是复合制造技术, 对难加工的复杂形状高性能零件是一条新路径。华中科技大学史玉升团队将SLM与HIP (热等静压) 技术相结合, 可在短时间内将粉末致密化为近净成形或局部成形的复杂高性能零件[10]。华中科技大学张海鸥团队开展了等离子体激光复合直接成形的弧柱形态与成形特性的研究, 得到了激光对等离子弧形态有重要影响, 且可提高直接成形精度的结论[11]。

复杂形状金属功能零件在航空航天、国防、能源、交通等尖端支柱领域具有重要应用, 金属零件通过3D打印技术直接制造是先进制造技术的重要发展方向。一部分高性能的金属零件可通过3D打印直接制造, 但其性能和精度还需进一步提升, 目前可采取的措施主要有两个方面:一是通过调整3D打印设备的工艺参数, 比如铺粉工艺、扫描定位技术、能量束密度大小等控制金属成型件的性能;二是将金属3D打印与传统成型技术结合, 相互取长补短。

未来, 开发高效率、高性价比、大范围和结合传统机加工方法的SLM设备, 是金属3D打印的发展方向之一。

2.4 超材料、功能梯度材料的3D打印

“超材料”是指具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。如果对材料的关键物理尺度上的结构进行有序设计, 可以使材料突破某些表观自然规律的限制, 从而获得超出自然界固有的普通性质的超常功能材料。功能梯度材料是选用两种 (或多种) 性能不同的材料, 通过连续地改变这两种 (或多种) 材料, 使其组成结构和性能 (物理、化学、生物单一或综合性能) 在材料厚度或长度方向连续或准连续缓慢变化, 以实现某一特殊功能。这种非均质复合材料称为功能梯度材料。

3 D打印技术是通过材料“逐点累积形成面, 逐面累积成为体”制造实体零件, 这一成形原理给材料微观结构设计制造提供了契机, 使超材料和梯度材料制备更容易进行。西安交通大学的李涤尘等通过控制激光金属直接成形过程环境温度等工艺参数, 控制了零件内部组织定向结晶组织的形成[12]。美国NASA喷气推进实验室的研究人员采用激光沉积 (LD) 和旋转沉积相结合的方法, 实现了样件的成分梯度从中心沿径向成放射状改变, 通过有目的性的梯度组成改变了零件的机械及物理特性[13]。

微立体光刻 (MSL) 是在传统3D打印工艺——SLA基础上发展起来的一种新型微细加工技术[14], 它是在微观尺度上进行的3D打印, 精度极高, 不仅可以3D打印一般物体, 而且能够打印出该物体的微观结构。美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室和麻省理工学院采用面投影微立体光刻技术, 通过对材料内部结构的设计, 打印出重量极轻、强度和硬度非常高的超材料[15], 其中一种具有微架构的超材料, 具有1万倍以上的刚度, 并且可以用各种材料, 如金属或聚合物3D打印而成。

材料的微观组织和结构对其性能有决定性作用, 传统制造技术只能在宏观上进行结构设计与制造, 无法满足人们对材料性能的更高要求。微立体光刻3D打印技术通过实时精确控制打印工艺参数和送进材料的组成和组分, 实现同一构件上均匀材料或多材料的任意复合, 以及超材料和梯度材料的制造, 在微观到宏观尺度上实现同步制造, 实现性能—材料—结构一体化[1], 使材料更强、更硬、更轻。可以预见, 超材料应用前景非常广阔, 比如可以打印移动设备的电池、自行车车架、汽车零部件、航空航天工程件、假肢等。3D打印技术本身就与材料科学息息相关, 所以超材料的产生又必将反哺并推动3D打印技术的发展。

3 技术比较与特点

为了突破目前3D打印技术的发展瓶颈, 新型3D打印技术或是在传统3D打印技术工艺方面加以发展或改进, 或是将几种传统3D打印工艺进行整合, 或是将3D打印技术与传统制造技术相结合。通过比较, 各自特点包括:

C L I P具有速度快、精度高和力学性能优等特点。CLIP与SLA技术比较, 原理都是光固化成型。然而不同之处在于, CLIP的固化层下面存在液态“死区”, 使树脂层可以被切得更薄, 从而从树脂材料中逐出模型;而传统的SLA需逐层打印。因此, CLIP技术可以同时提高打印速度与精度。

Poly Jet具有精度高、支持多材料多颜色打印, 以及环保等特点。Poly Jet是将三维喷射技术与光固化相结合, 相比传统的SLA, 由于液态光敏树脂是以小液滴形式喷射, 产品表面精度高, 无台阶感。重要的是Poly Jet技术通过不同材料、颜色的混合, 从而实现多材料多颜色打印。

MSL具有成本低、效率高、图形化面积大等特点, 相比传统SLA技术, 由于采用更小的激光光斑 (数μm) , 树脂在非常小的面积发生光固化反应, 在微观尺度上进行材料3D打印。微立体光刻采用层厚通常是1~10μm。

金属材料3D打印与传统减材制造技术相结合的复合制造技术, 既在一定程度上提升了传统制造工艺的速度、简化了复杂形状成型件的加工, 又弥补了金属材料3D打印成型质量和精度不高等缺陷。

CLIP、Poly Jet及MSL都是由SLA发展而来, 目前打印材料主要是光敏树脂, 但各自有侧重点:CLIP致力于提高打印速度与精度;Poly Jet侧重打印多色多材料;MSL是通过微观打印从而控制材料微观结构, 而金属材料的3D打印基于高能束熔融成型。

4 结语

随着先进技术、多样材料和智能软件的快速发展, 3D打印技术不仅有了实用产品, 有的领域已有较大的产业规模, 呈现良好发展前景。本文从提高3D打印速度和精度的新技术、多颜色和多材料的混合一次打印、金属零件的直接打印和超材料的打印几个方面介绍了3D打印技术未来的发展趋势, 并进行了技术对比。可以预见, 未来3D打印将不断攻克技术瓶颈, 应用越来越广, 极大改善人们的生活。

摘要：3D打印技术作为第三次工业革命的代表性技术之一, 被应用于多个领域, 并逐渐惠及百姓。介绍了几种最新的3D打印技术, 与传统技术进行了比较, 并分析了各自的特点。这些技术很大程度上克服了成型效率不高、成型精度低、成型材料单一等局限性。3D打印技术的发展趋势, 值得相关研发单位高度重视, 以取得更进一步的革命性突破, 促进产业化发展。

8.3D打印技术在中国的发展现状 篇八

关键词：3D打印技术；产业发展；前景；分析

中图分类号： TP751 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）32-95-2

0 引言

目前3D打印技术正在迅速的发展，并且在诸多领域获得了一定的发展空间，其技术的应用与发展，不但受到我国社会的热烈议论，也得到了世界其他国家的高度重视。根据相关资料显示，3D打印技术的发展范围会伴随社会的发展，迈向更大的发展空间，与此同时，3D打印技术也会在未来发展中，呈现个性化的发展，其不但能够促进全世界范围内制造产业的经济发展，也会对整体人类社会产生一定的积极意义。

1 3D打印技术概述

3D打印技术具体指的是借助不间断的物理层叠加，每一层都要添加材料生产三维实体的技术，和以往的去除材料加工有明显的差异，所以也叫作添加制造。3D打印技术是综合性技术，其综合了信息技术，材料科学、化学，数字个建模技术等多方面的先进技术知识，科学技术含量非常高。3D打印的主要配置是3D打印机。是集合计算机技术、机械与控制等作为一个整体的复杂机电一体化体系，成型环境、高精度机械系统等构成，除此之外，打印工艺、控制软件、全新的打印材料等构成了3D打印技术体系。就当前的发展状况来看，3D打印技术具体被应用在艺术创作、产品原型、珠宝制造等范围，依靠其技术取代以往的精细加工工艺。3D打印能够在一定程度提高制造的精密度。与此同时，3D打印技术也会应用在建筑、生物工程及服装等领域，3D打印技术的应用，为创新创造了巨大的空间，譬如：在2010年，美国与澳大利亚公司联合，想要把活体细胞当作“墨水”打印到人体的器官与组织中，这在一定程度上能够推动医学领域的创新。

2 探究3D打印技术中应用的主要技术原理

2.1 3DP技术

此技术是把粉末借助喷头送出，之后三维模型切片后获取的二维层面会喷射出黏结剂，其工艺的主要特征是：资金投入较少、迅速成型，与此同时，粉末在成型中起支撑的意义，成形后易去除，在打印全彩色实体时，可应用此技术。

2.2 SLA技术

此技术是基于液态光敏树脂在功率与波长的紫外激光照射之下出现光聚合反应原理，完成固化成形。工艺的主要优点是：表面质量非常好、制造精度较高，材料能够得到充分利用。此技术可用在形状烦琐与工艺品的加工上。

2.3 FDM技术

此技术是应用热塑性材料的粘接性与热熔性，借助计算机控制，堆积成形。工艺的主要优势是：成形零件的力学性能非常强、制造资金投入较低，可以应用在快速模具的制造。

3 3D打印技术和产业发展的状况

当前我国已有诸多高校开始对3D打印技术进行自助研发，其不但确定了3D打印技术的分层实体制造程序，并且在一定程度上提高了FDM工艺，形式多样的大学对3D打印技术的探究，存在的优势具有明显的差异，部分大学占据制造工艺优势，部分大学的优势是三维打印喷头的研究。但是，我国的3D打印技术研究能力和世界其他国家相对比，还存在一定的差距，需要逐渐健全与优化，促使我国的3D打印技术能够更具先进性。

目前我国部分城市中的企业已经完成了3D打印机整机生产与向外销售，上述企业具备的共同特点是，海外归国团队创建的，其范围非常小，和世界其他国家的生产相同种类的产品相比较，其产品技术非常低。与此同时，我国生产的3D打印机，无论是打印精度还是打印速度而言，都不能满足商用提出的要求，因此，需要逐渐提高技术能力。在服务范围，我国经济发达地区的产业中，3D打印配置已经普遍化，与此同时，借助应用此配置，实现了商业化快速成型服务，此服务领域不但包含样品制作，也包含文物复原、辅助规划等范围，由此可以得知，3D打印技术在我国发展中的广泛程度。

4 探究3D打印产业的未来发展前景

参照相关报道得知，全世界范围内的3D打印产业产值到2016年，包含配置制造与服务范围内的产业总产值是31亿美元，到2020年会达52亿美元。

但是3D打印技术需要得到提升和产业应用空间，当前仍旧面临诸多挑战及有待解决的问题，譬如：其一，效率、精度与速度。当前3D打印成品的精度仍旧不符合大众提出的标准，打印效率与大范围生产相对比，存在较为明显的差距，与此同时，受到打印机工作原理的影响，打印精度和打印效率存在一定矛盾；其二，就成本而言，当前的3D打印机的造价一般非常昂贵，对其进一步发展，造成了一定的限制；其三，产业环境而言，3D打印技术的大规模应用，促使产品更易扩散与复制，增加了制造业的盗版风险，当前具备的知识产权保护体制还不能和产业的发展相吻合；其四，就打印材料而言，当前的3D打印成型材料大部分使用的是化学聚合物，其选择具备一定的局限性，成型品的物理特性非常差，与此同时，存在安全隐患。

在2011年，某公司发布了最新的技术发展目标方案中，可以得出：3D打印技术正在迈向概念炒作的时期，其技术还需要得到全面的提升，主流市场也需要实施更进一步的培养。相关研究工作者提出，至少需要5-10年，3D打印技术才能成熟到与时代发展相吻合，在其较为漫长的发展中，产业存在增长期落空、资金投入中断等可能性。总而言之，就中长期而言，3D打印产业具备非常宽广的发展前景，但是当前其产业还未成熟，仍旧需要大力提升。针对3D打印市场范围的短期发展不适合过度估算。所以，当前产业范围针对3D打印范围的投入措施是：提升创新研发力度，主要任务是引进技术与技术储备，特别要重点维护与构建自主知识产权，力争其能够在日后激烈的市场竞争中，具备强有力的竞争实力，但是当前受到概念炒作的限制，在技术还未健全的状况下，进行大范围的产能扩张，由此导致投资回报存在一定的风险性。

5 3D打印技术的未来发展态势

伴随智能制造逐渐趋于完善化、成熟化，在制造领域中，大范围应用了全新的信息技术、材料技术等，由此，3D打印技术也逐渐推向更高的阶段。在未来的发展态势中，3D打印技术会更具智能性、便捷性、精密化等优点。

提高3D打印的精度、速度等，拓展多材料打印、并行打印等工艺方式，提升成品的表层质量、物理性能，以满足直接面对产品制造：创新出诸多形式3D打印材料，如纳米材料、复合材料、智能材料等，未来的研究与应用热点可能变成金属材料直接成型技术，3D打印机体积具有桌面化、小型化、资金投入较小，操作更简单，也更加符合分布化制造、规划、生产的目标。和家庭生产的需要。软件内的集成化，CAPP/CAD的集成化，促使生产控制软件和规划软件可以巧妙融合，完成设计人员直接联网控制的远程在线生产。除此之外，拓宽3D打印技术在车辆、生物医学等行业的广泛应用。

6 结语

综上所述，文章是针对3D打印技术和产业的发展及其前景，展开的深入全面的探究，并且全面分析了3D打印技术的主要技术原理、技术与产业的发展具体状况、未来发展前景及未来发展态势。提出了针对性的建议。其主要的目的是，促使3D打印技术能够得到迅速的发展，并且能够应用到世界范围内的各个行业当中，发挥其存在的最大价值。

参 考 文 献

[1] 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）.

[2] 王雪莹.3D打印技术及其產业发展的前景预见[J].创新科技，2012（12）.

[3] 吴菲菲，段国辉，黄鲁成.基于团队识别的3D打印技术发展前景分析[J].情报杂志，2013（08）.

[4] 陈妮.3D打印技术在食品行业的研究应用和发展前景[J].农产品加工（学刊），2014（16）.

[5] 孙建明，童泽平，殷志平.3D打印技术的市场应用及发展前景分析[J].现代商贸工业，2014（18）.

9.3D打印技术概述 篇九

摘要：3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。灯罩、身体器官、珠宝、根据球员脚型定制的足球靴、赛车零件、固态电池以及为个人定制的手机、小提琴等都可以用该技术制造出来。

关键词：3D打印，快速成型，添加制造，增材制造

引言：3D打印技术是一项革命性技术其重要性可能与电脑时代相媲美。3D打印制造不需在工厂进行操作,也就意味着无需机械加工或者任何模具,这毫无疑问将大大缩短产品的研制周期提高生产效率并降低生产所需的人力资源成本.以目前加式制造的发展情况判断,3D打印机之后必将是社会制造的迅猛发展。

部分。目前，3D打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些

领域传统依赖的精细加工工艺。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程与医学、建筑、服装等领域，3D打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间。如2010年澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司合作，尝试 以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官，是医学领域具有重大意义的创新。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，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造（AM，Additive Manufacturing）。作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成 3D打印技术的基本概念

3D打印机出现在20世纪 90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置.它与普通喷墨打印机工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把打印材料一层层叠加起来，最终把计算 机上的蓝图变成实物。这种打印技术称为3D立体打印技术。3D打印技术实际上是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式

形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。设计出三维图形无需模具即可整体成形，这就是“3D打印”名字的由来。由于成品是增加材料、逐 渐铺陈所得，即每次只铺一层，因此 打印技术又被称为“增加材料制造技术”。

3D打印技术或称为增材制造是一系列技术的组合，即通过一台机器逐次添加物层的方式来制造一个物品，其组合由计算机辅助设计（CAD）、激光 成型、挤出机，或能一次打印一层物质的打印机针头构成。增材制造能一次性生成复杂的几何物体，其内部可以有空腔或活动部件而传统的机械不能胜任以这种方式进行制造。

3D打印技术（增材制造）已经在消费品，汽车工业及航空工业等领域部分获得应用。它对于制造新奇廉价的物品很合适但生产大体积低价格且有足够强度的部件其能力有限。据估计到2023年，,增材制造有望取代一些传统的规模化生产企业，导致大量拥有现代生产能力的本地化微工厂出现，有效缩短生产周期，简化供应链。在这一过程中，发展中国家将是主要受益者，因为增材制造相对于传统制造而言，其对工业基础建设的要求更低。理论上来说，当3D打印技术成熟后，随着打印材料的添加的不同，可以打印任何东西，包括人体器官（原料是细胞）、房子（原料是建筑材料）、机械（原料是金属）等，并且可以按照你想要的一模一样打印出来，只要你在计算机前把要打印的东西的形状等设置好即可。的成熟而得到飞速的发展。

1986年，Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。

1993年，麻省理工学院获3D印刷技术专利。1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。

2005年，市场上首个高清晰彩色 3D打印机由Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。

2010年11月，世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。2011年6月6日，发布了全球第一款 打印的比基尼（泳衣、衬衫）。2011年7月，英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机 2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。

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打印技术的本质在于个性化需求的创意设计理念。因而3D打印技术的发展,体现了人性的完善和完美过程。3D打印过程原理

每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到

胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫3 3D打印的发展简史

除松散的粉末即可“刨”出模型，而3D打印技术的胚芽源于18世纪西

剩余粉末还可循环利用。

欧的雕塑艺术。19 世纪在北美被重视。

打印耗材由传统的墨水、纸张转变随着20世纪计算机和网络技术的发展，为胶水、粉末，当然胶水和粉末都是3D打印技术才真正诞生，并由于条件

经过处理的特殊材料，不仅对固化反应速度有要求，对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。3D打印技术能够实现600dpi分辨率，每层厚度只有0.01毫米，即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。受到喷打印原理的限制，打印速度势必不会很快，较先进的产品可以实现每小时25毫米高度的垂直速率，相比早期产品有10倍提升，而且可以利用有色胶水实现彩色打印，色彩深度高达24位。由于打印精度高，打印出的模型品质自然不错。除了可以表现出外形曲线上的设计，结构以及运动部件也不在话下。如果用来打印机械装配图，齿轮、轴承、拉杆等都可以正常活动，而腔体、沟槽等形态特征位置准确，甚至可以满足装配要求，打印出的实体还可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。同时粉末材料不限于砂型材料，还有弹性伸缩、高性能复合、熔模铸造等其它材料可供选择。

低了成本；大幅减少了材料浪费；而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器；另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。

三维打印技术还有其他重要的优点。大多数金属和塑料零件为了生产而设计，这就意味着它们会非常笨重，并且含有与制造有关但与其功能无关的剩余物。三维打印技术不是这样的。在三维打印技术中，原材料只为生产所需要的产品”，借用三维打印技术，他的团队生产出的零件更加精细轻盈。当材料没有了生产限制后，就能以最优化的方式来实现其功能，因此，与机器制造出的零件相比，打印出来的产品的重量要轻60%，并且同样坚固。应用发展现状

如今三维打印技术的精度约为0.1毫米，而且打印机本身的售价偏高，不过，随着技术的进步和成本的降低，一台普通三维打印机的成本有望比1985年的激光打印机还要低。但生物三维打印机也面临着诸多挑战，其中之一是其打印出的物体如何与身体其他器官尤其是大的组织更好地结合，因为任何打印出来的器官或身体组织都需要同身体的血管相连，而这可能非常难实现。一旦克服了这个技术障碍，在未来几十年内，生物打印技术将成为一项标准技术。现在3D打印技术还不够成熟，材料特定、造价高昂，打印出来的还都处于模型阶段，也就是说真正用于生5 技术优势

三维打印技术的魅力在于它不需要在工厂操作，桌面打印机可以打印出小物品，而且，人们可以将其放在办公室一角、商店甚至房子里；而自行车车架、汽车方向盘甚至飞机零件等大物品，则需要更大的打印机和更大的放置空间。

3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。

与传统技术相比，三维打印技术还拥有如下优势：通过摒弃生产线而降

活应用的还并不多，但3D打印技术的前景很好，未来将有可能得到普及，进入我们的生活。

发展展望

10.挤压式3D打印技术 篇十

挤压式3D打印技术是以FDW技术为基础，它包括以下几个部分：升降工作台、喷嘴、加热室、出丝结构。

熔融沉积成型工艺（Fused Deposition Modeling，FDM）是继LOM工艺和SLA工艺之后发展起来的一种3D打印技术。该技术由Scott Crupm于1988年发明，随后Scott Crump创立了Stratasys公司。1992年，Stratasys公司推出了世界上第一台基于FDM技术的3D打印机——“3D造型者（3D Modeler）”，这也标志着FDM技术步入商用阶段。

国内的清华大学、北京大学、中科院广州电子技术有限公司都是较早引进FDM技术并进行研究的科研单位。FDM工艺无需激光系统的支持，所用的成型材料也相对低廉，总体性价比高，这也是众多开源桌面3D打印机主要采用的技术方案。

熔融沉积有时候又被称为熔丝沉积，它将丝状的热熔性材料进行加热融化，通过带有微细喷嘴的挤出机把材料挤出来。喷头可以沿X轴的方向进行移动，工作台则沿Y轴和Z轴方向移动（当然不同的设备其机械结构的设计也许不一样），熔融的丝材被挤出后随即会和前一层材料粘合在一起。一层材料沉积后工作台将按预定的增量下降一个厚度，然后重复以上的步骤直到工件完全成型。下面我们一起来看看FDM的详细技术原理：

热熔性丝材（通常为ABS或PLA材料）先被缠绕在供料辊上，由步进电机驱动辊子旋转，丝材在主动辊与从动辊的摩擦力作用下向挤出机喷头送出。在供料辊和喷头之间有一导向套，导向套采用低摩擦力材料制成以便丝材能够顺利准确地由供料辊送到喷头的内腔。

喷头的上方有电阻丝式加热器，在加热器的作用下丝材被加热到熔融状态，然后通过挤出机把材料挤压到工作台上，材料冷却后便形形成了工件的截面轮廓。

采用FDM工艺制作具有悬空结构的工件原型时需要有支撑结构的支持，为了节省材料成本和提高成型的效率，新型的FDM设备会采用了双喷头的设计，一个喷头负责挤出成型材料，另外一个喷头负责挤出支撑材料。

11.3D打印技术在中国的发展现状 篇十一

摘 要：3D打印技术的发展，使传统服装设计不能完成的立体造型得以实现，通过大胆的想象，设计师能将任何设计元素变换成服装穿着。通过系列作品设计将3D打印元素融入现代服饰，体现高科技带来的前卫魅力，充分展现出新一代独立女性的着装风格。服装以普通面料与3D打印模型相结合。在数字化与传统工艺的对撞下，产生新的视觉效果。

关键词：3D；打印；服饰设计；立体造型

1 3D打印在服装设计中的发展

3D打印技术源自于19世纪末的照相雕塑和地貌成形技术，是一种根据物体的三维立体模型数据制成实物模型的技术，现如今广泛应用在各个设计领域。例如，珠宝，鞋类，服装、工业设计，建筑，汽车，航空航天，牙科和医疗产业以及其他领域，对消费者，企业，全球经济带来巨大冲击力。

2011年3月荷兰设计师Iris van Herpen在巴黎高级定制时装周的作品，水花飞溅的瞬间，逼真的以立体的方式被定格在裙子身上，让人毛骨悚然的美杜莎邪恶的黑色蟒蛇盘绕在身上的裙装，还有白色骷髅装，这些夸张、硬朗、异想天开的立体感服装，通过3D打印技术呈现出自然界奇幻的生命力量。

2013年7月伦敦设计博物馆中，设计师Catherine Wales利用3D打印技术以白色尼龙为原材料，创造了“Project DNA”配饰系列作品，光滑如肌的羽毛肩衬，个性十足的紧身胸衣，还有极具未来感的太空面罩等，时尚与科技碰撞结合有了新的火花。

2014年12月，以色列时装设计师Noa Raviv发布了自己的毕业作品“Hard Copy”，通过这次作品探讨软、硬、数码和身体知觉的相互交融。此系列融合了以尼龙和树脂为原材料的3D打印元素、复杂平面图案和变形的网格。运用3D打印技术将复杂的平面图案设计和超现实主义网格畸变相结合，展现了一个现代版3D打褶织物薄纱印花服装秀，他巧妙运用这种轻薄的衣料，表现出大理石雕刻般的震撼质感。

2 3D打印技术对传统服装设计的突破

当服装设计不再局限于缝纫机传统制作工艺，而是利用3D打印技术进行探索并尝试服装剪裁时，设计理念由原来的平面布料，转移成空间立体的想象。它释放了所有的物理限制，使得复杂的结构都变得可行，相比剪刀和缝纫机，这种方式让设计师创造更多的细节。通过硬性材料的质感，将自然界巧妙的灵感表现的惟妙惟肖，以立体主义建筑美感赋予服装细腻繁复的结构，创新性的镂空表现形式，都颠覆着观众对服装的固有印象。正因如此，3D打印技术的普及，将给予设计师们充分释放无穷的想象力，提供探索未来的新途径。

3 3D打印与服装设计流程

整体设计过程分四部分：平面图纸设计、三维模型设计、打印过程，普通服装制作过程。其中超出传统服装设计的范围的是在三维建模的设计和打印过程中，需要借助计算机软件以及丰富的操作知识和经验。

三维模型设计过程：首先，导入二维设计草图到MAYA软件三维建模软件进行多边形三维建模。然后根据平面草图线条走势，首先建立模型大框架，以线条的方式表示。根据平面草图的尺寸，固定大廓形尺寸，接着根据模型起伏的需求即三维的变化，在大框架基础上，拉起起伏效果，建立三维立体效果。观察整个模型的变化，不断修改和制作，达到三维图纸符合二维图纸，细微调整模型展现的效果，确认效果满意后开始细分网格（自动加线条），然后最终确认所需的模型并导出STL格式多边形三维图纸文本。

在三维模型设计过程中会有很多问题的出现，比较关键的有两个点：第一点是模型尺寸确认。在设计第一个模型的尺寸时，因软件中的功能限制，只能估算出前片与后片的大概距离，对于实际的具体距离有很大误差，需要反复修改调整。最后在电脑里导入人模估算出最确切的尺寸，完成了尺寸的最终建立。第二个关键点是打印材料的不同，决定了模型的最小尺寸。例如，相对便宜的ABS材料在模型中最细线条必须控制在2mm以上，才能保证模型的线条不轻易破损与破裂。如果是树脂材料，那么模型中的最细线条就可以控制在1mm以上。

打印机设计过程：导入3D打印模型检测软件Magics，主要检查模型是否出现破面，尺寸是否正确等。然后对出现破面的模型进行简单修复并排版，再次确认检查无误后上机打印：以光敏树脂为打印材料，利用SLA光扫射在模板上进行固化成型。通过分层制造、逐层叠加的方式，系列作品经过20小时左右的打印时间，取出刚成型的样件，除去支撑物后对模型稍微后处理即打磨而实现模型的表面光滑。

4 3D打印服装的创新运用

3D打印技术的显著优势，不但带来观看上的新视野，新方式，新感受。只要想得到，就能做得到的真理，真正实现了个性化，一次成形。在设计上，直接以三维数字模型方式360度检验最终造型效果，让作品设计更直观，高效和快捷。在结构体现上，无论镂空，层叠，立体穿插，或是更复杂的结构，通过增材料制造的方式均可任意成型。在人性化上，通过数字三维扫描，服饰设计尺寸完全贴合模特身型数据，达到高度个性化定制。在成本把控上，由于整个设计均为数字化方式，从服饰的体积，材料密度，到作品最终重量等数据均可在生产前一目了然，有利于把握制造成本。

此次作品主要突出了3D打印技术带来的一种新视角与新体会，以精度高，成型尺寸大，速度快的光敏树脂为原材料的3D打印元素与传统手工艺相融合，呈现出具象的、真实的、亲切的、写实雕塑般得艺术形象。而具有超现实主义风格的网状结构设计，硬朗立体穿插，都给人一种精致又易碎的感觉。高科技与时尚在同一脉搏下碰撞交织，缔造出新一代独立女性所拥有的知性，前卫，刚柔相济的独特魅力。

5 结语

3D打印技术的发展，使传统服装设计不能完成的立体造型得以实现，通过大胆的想象，设计师能将任何设计元素变换成服装穿着。虽然在设计实践过程中，目前還存在很多的缺陷。例如，材料的限制、成本的控制等。但在不远的将来，随着打印的介质和打印技术的不断提升和成熟，必将带给服装设计更多的创新形式和经济效益。

参考文献：

[1] 王雪莹. 3D打印技术产业的发展与前景分析[J].创新科技，2012：26.

[2] 吴树玉. 3D打印首饰之艺术观[J].宝石和宝石学杂志，2015：30.

[3] 张荣红，熊玮，张楠. 3D打印技术在传统工艺表现中的应用研究[J].宝石和宝石学杂志，2015：39.

[4] 李渊博. 3D打印技术与写实雕塑艺术关系的思考[A].中央美术学院论文集[C]. 2013：66.

[5] 汤龚鸣.多角度图像分割和3D建模[D].上海交通大学，2013：20.

12.3D打印技术在船舶行业的应用 篇十二

3D打印的学术名称为增材制造,是始于20世纪80年代的快速成型技术,其概念则起源于更早的19世纪美国,直到最近几年才逐渐发展成一项热门技术,因此也被人称之为“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。该技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序,只需要1台支持三维设计的计算机,通过计算机控制与其相连的3D打印机,就可以利用熔合焊接、烧结、黏结等手段把打印材料逐层构建起来,从而快速、精确地制造出任意复杂形状的物件。目前3D打印能使用的材料包括尼龙、石膏、陶瓷、铝、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料等。3D打印技术可以细分为多个类型,主要是以可用材料和构层方式来区分,详见表1。其中,就目前而言最先进的技术为直接金属激光烧结,掌握该技术的组织在全球范围内也屈指可数。

当前3D打印所涉及的领域包括珠宝、服饰、工业设计、建筑、工程和施工、汽车、航空航天、医疗、教育、地理信息系统、土木工程、武备。对于船舶行业来说,3D打印可以算得上是一门非常新的技术,就目前而言,实际应用并不多,不过可以确定的是,3D打印技术作为制造业的组成部分,该技术的发展必然会对船舶行业带来重要影响,不仅是在设计制造阶段,还包括运营阶段,虽然目前还不是很明显,但相关各界均已开始对此表示关注。

3D打印的优势和劣势

要了解3D打印到底能为船舶行业带来什么影响,首先就要了解该技术的优势和劣势,这样才能更好地做出定位。

3D打印的优势:

•精度高——传统的产品制造需要对毛坯进行一系列加工如打磨、切除等才能算真正完成,而3D打印则是直接成型,这种方式精度更高,光顺度也更好,尤其是在打印复杂物件时更具优势。

•用料省——同样是因为直接成型,故3D打印并不存在“边角料”,比传统制造方式更节省原材料。

•自由度高——3D打印可以制造出任意复杂形状的物件,包括一些过去难以实现的复杂结构。而且由于采用逐层构建方式,因此不论是简单或复杂物件,之间的区别并不太大。

•成型便捷——不像传统制造方式,3D打印过程中无需制作模具以及后期加工,因此生产周期大幅缩短。此外,在设计阶段,若能便捷地制作出样品或模型,也有利于对设计进行验证和改进,提高设计水平和效率。

•经济性好——这里的经济性主要有两方面,首先是生产过程,由于无需模具,因此可以省下一笔不小的费用,尤其是对那些批量小、定制型的产品。其次是后期供应链环节,以船舶为例,若能在船上自行制造替换用的零部件,能节省不少开支。

3D打印的劣势:

•材料限制——虽然目前3D打印已能支持尼龙、石膏、陶瓷、金属等各类材料,但依旧不算全面,一些昂贵和稀缺的材料还无法实现打印,而且单台3D打印机所能支持的材料也有限。

•生产效率问题——上文有提到3D打印成型便捷,但这只是针对制作模型或原型产品,而对于那种在生产线上大批量制作的产品来说就不那么给力了。此外,金属物件的打印速度也相对较慢,对于如发动机这种金属构件占90%以上的产品来说,目前也很难应用于生产线。

•购置成本较高——现阶段,3D打印机本身和打印材料占据了成本组成的大部分,特别是那些支持金属材料的3D打印机,如一台支持金属材料的3D打印机价格约100万美元,而一台工业用的塑料3D打印机仅需25000美元。

•打印机的操作——在进行3D打印前,需要先进行设计和建模,这对于普通人来说比较有难度,包括船上的普通船员,因此目前一些3D打印操作都是有专人负责。未来即使商家会提供一些产品库,但对于一些定制物件来说,仍然不是每个人都能操作的。

•法律与道德问题——首先是法律问题,比如知识产权和规范标准,3D打印所制造出的产品如发动机零部件等是否能擅自使用?需不需要获得原厂商等相关方的认证和授权?出了问题到底是哪方负责?其次是道德问题,如枪支等危险物品都已能通过3D打印实现制造,若是被不法分子利用,将对社会产生不可忽视的危害。

3D打印在船舶领域的应用

从上述3D打印的优缺点来看,该技术在船舶领域有着较好的发展前景,可应用的范围也较大。例如,在船舶设计阶段制作用于验证和改进设计的模型;一些小批量、定制型船舶配套产品的制造;运营阶段备件的供应;舰载无人机、无人艇,甚至小艇的制造等。下文将列举一些3D打印技术在船舶领域的实际应用案例以及相关方对此新技术的态度和看法。

1. 马士基的3D打印备件供应链

数年前,马士基油轮公司就已在追赶潮流,试图利用3D打印这项新技术革新其船舶备件供应链。该公司相关人士称,对于船员来说处理设备故障是一种常见的挑战,工作重点在于如何将部件尽可能快地从陆上送到船上。按照传统方法,首先要确定需要什么部件,之后将其运往船舶下一个要经过的港口,最后租一艘小艇将所需要的部件送到船上。之所以要租用小艇,是因为鉴于油船货物的危险性,一般是被禁止进入港口主要区域的。

除了这些步骤,事实上,油船还经常不能按时到港,这就使部件的运送工作变得更复杂。马士基油轮公司有三分之二的船是以现货交易的模式运营,因此客户租船后,并不会每次都明确在哪里卸货,可能是从委内瑞拉到休斯顿之间的任何港口,这种不确定性也为备件的运送工作带来了一些麻烦。从成本上来看,算上仓库贮存、包装、空运至港口、清关,以及租用小艇等一系列费用,那么仅将1个零件运送至船上的成本就高达5000美元。另外,一系列运输过程还会产生不少废气排放,不利于环保。总的来看,我们可以把传统运送备件到船上这项工作的劣势归纳为以下几点:

•作业过程复杂。

•会产生不低的费用。

•会对环境产生不小的影响。

•延长船舶航行时间。

通常来讲,新兴的技术意味着还有很多未知,不过虽然目前还不知道3D打印技术在船上能发挥到什么程度的作用,但即使只能打印一小部分零件,那也会对供应链成本带来不小冲击。若在船上使用3D打印,则将免去包装、运输等一系列费用,而且还更环保。

于是,马士基决定在旗下的1艘油船上安装3D打印机以便船员“打印”出所需要的零件。不过令人遗憾的是,这次尝试被默默地搁置在一边,马士基油轮公司也没有更新进展报道。有报道猜测称该公司可能更愿意先在岸上使用3D打印机而不是在船上,这样至少能缩短备件的交付时间,当然,前提是这些备件可以被打印出来。

2.3 D打印在发动机制造领域的应用

由于目前3D打印已能使用金属材料,世界上一些知名的大型公司也对此产生了浓厚的兴趣,想借此来提升生产速度,以及花费更低的成本(相对机械加工和模制零件)创造出更复杂、更轻便的零件。

当然,新技术的应用一般都需要经历一个发展、磨合、适应的阶段后才会步上正轨,在初期肯定会遇到不少问题,比如备件供应商的许可等。马士基的计划是联合制造商一起开发3D打印技术,这样不但能最大程度地避免一些法律纠纷,而且还能使打印出的备件质量更可靠。为其提供发动机零件的曼恩柴油机和透平公司对此很感兴趣,认为这是个不可错过的好时机。

不过曼恩公司称,快速制作样品和较高的设计自由度无疑是现阶段3D打印技术的最大优势所在,但对于连续生产简单零部件来说,这项技术却并不适用。同时,由于塑料在发动机材料成分中占比较低,而当前使用金属材料的3D打印其工作速度却相对较慢,因此虽然曼恩公司对于使用金属材料进行3D打印兴趣浓厚,但也承认工作速度慢将抵消该技术的优势。此外,支持金属材料的3D打印机目前也较昂贵,购置成本偏高。

除了曼恩公司,其他发动机制造商对3D打印同样持谨慎乐观态度,如MTU和瓦锡兰,这两家世界知名发动机厂商都表示暂未使用3D打印技术。不过这两家公司很可能走曼恩的合作路线,并对3D打印技术的发展情况保持密切关注。

虽然3D打印技术目前还不适合直接用于发动机零部件的制造,但也有其他变通模式并已有实际应用,比如打印那些复杂的铸造模具以生产那些用于发动机的金属铸件。直接打印金属部件是下一阶段要攻克的难题,这样一来就能省去整个铸造程序,要知道铸造过程不但成本高,而且精度肯定也不如3D打印。

3.3 D打印船模

除了船上,3D打印技术在岸上的使用也逐步增多,比如制造用于常规水池试验和检测空气动力学的船模。位于美国卡德洛克的海军水面作战中心(NSWC)里,有一团队已成功利用3D打印技术按比例制作出了1艘尺度大、结构复杂的美国海军医院船(T-AH 20)模型,将用于测试船上风力气流的情况以提升直升机作业时的安全性。该船模不仅制作精良,而且比起人工方式明显更快,因为打印机可以24小时不间断工作。团队工程师称,3D打印技术使他们在船模制造上如虎添翼,使他们拥有了前所未有的能力,可以提供更快、更精准、更低成本的舰船模型。不过3D打印舰船模型并不是一桩易事,除了外观结构之外,还需要工程师利用动力学、气学、机械、电气工程等专业知识,对模型的每一个细节进行处理,以达到标准要求。

4.3 D打印螺旋桨

对于复杂的现代化螺旋桨来说,3D打印也有着较乐观的发展前景,因为目前该领域在复合材料螺旋桨方面的发展非常缓慢,而这恰好是3D打印的优势。

2016年初,两位国外创客尝试用3D打印机制作船用螺旋桨,这对于3D打印在螺旋桨制造领域的应用来说是一个不错的开端。为了能让螺旋桨经受得住发动机的强大推力和高盐的海洋环境,他们选用了四种材料进行试验,分别是ABS、木质/PLA、聚碳酸酯和碳纤维PLA。首先,利用三维扫描获取螺旋桨的外观,之后借助CAD软件进行内部设计,最后打印出4种材质的螺旋桨。出人意料的是,号称比金属的强度还高的碳纤维PLA连陆上测试都没通过,ABS和聚碳酸酯打印出的螺旋桨表现尚可,木质/PLA打印的螺旋桨(涂了漆)的表现却超乎预期,非常完美。在实船试验时,ABS螺旋桨有轻微的损裂;而木质/PLA螺旋桨却没能通过这一轮测试,在马达的推进下直接破裂了。聚碳酸酯的表现非常好,它不仅能经受住马达的强大推力,还能在恶劣的行船环境中保存完好。虽然此次3D打印的螺旋桨功率仅15 hp,但却表明了选材的重要性,并不是材料强度越高就越适合,只有经过充分试验才能找到最合适的。

5. 美国海军的3D打印机应用

物流不仅对民用船舶是个挑战,对军用舰船来说更是如此,因此在军舰上就会有各种备件储备以应对这个问题。美国海军(USN)对于3D打印技术的探索应该属于起步较早的,目前美国海军的部分舰船已经配置了3D打印机,目前主要是用来打印诸如油盖、泄水孔塞等小部件,正打算扩大应用范围。如此一来的好处就是明显减少了备件在船上库存量。

2014年4月,美国海军在“Essex”号两栖攻击舰上安装了1台3D打印机。刚开始只是让舰员打印一些需要的零部件,目前则正进行着一个3D打印无人机的项目,用来测试那些定制无人机执行特殊任务时的效果。负责执行该项目的是来自于海军研究学院(Naval Postgraduate School)的研究员,研究内容是现代通信技术和装配技术能否结合到一起,从而为船员在执行各种任务时组合出相对应的无人机。

该项目的基本理念是,由陆地上的研究机构根据需求设计出相应的无人机,然后传输到舰上的3D打印机进行无人机机体的打印。打印完成后,船员根据说明书进行装配,将塑料部件和事先在船上准备好的电子元件组装到一起,就完成了一架无人机的制造工作。准备好的元件包括发动机、无线通信设备、控制器和GPS装置等。如此一来,舰上只需携带少量无人机通用电子元器件,并且可根据不同任务设计打印出不同的无人机机体以配置不同的元件。比如去年12月份“Essex”号上就3D打印了一架用于反恐作业的无人机,该无人机被设计为可搭载一部发报机和一个微型摄像机,从而能够将实时视频传送给舰员戴着的头戴式显示器上。这样的方式,同样也可以应用于那些途径危险海域的商船上。

除了海军,美国海岸警卫队也在评估3D打印在船上的实际应用。2015年夏天,海岸警卫队的“Cutter Healy”破冰船上安装了一台Maker Bot第五代3D打印机,并出发前往北极进行为期三周的科学考察。在考察过程中,这台3D打印机一直处于忙碌状态,解决了许多看似很小,却很让人头疼的问题,可谓是大显身手。比如在离港后,每天都要清洗70多套餐具的洗碗机坏掉了,这样就不得不使用纸质的盘子和杯子,而且还是限量供应,这就让船员们的就餐感受大打折扣。幸运的是,船上的3D打印机很快就打印出部件修复了洗碗机。此后,船员们纷纷利用3D打印来解决自己的技术问题,于是这台3D打印机就成为了一个合格的勤杂工,比如帮助将一部Go Pro摄像机安装到大型航空气球上,以及为某个饱受折磨的船员3D打印合脚的鞋垫,甚至是一些娱乐道具。相关工程人员希望未来能同时使用多台不同种类的打印机,这样就能满足更多的不同需求。

6. 英国海军的3D打印技术应用

英国皇家海军也在尝试类似的应用,并且目前已有一型利用3D打印技术制造的舰载小型无人飞机正式投入使用。

5年前,英国南安普敦大学宣布成功设计并放飞了世界上第一架3 D打印无人机——“S U L S A”(Southampton University Laser Sintered Aircraft,南安普敦大学激光烧结飞机),翼展1.5 m,螺旋桨驱动。在经过一系列改进后,2015年年中,该型3D打印无人机在英国皇家海军“River”级巡逻艇“Mersey”号上进行了海试,地点为多塞特沿岸海域。不过不同于美国在舰上实时3D打印出无人机,目前SULSA是在陆上进行3D打印,之后在船上组装。当前SULSA的四大主体部分都是使用EOS EOSINT P730尼龙激光烧结打印机制作出塑料或者金属结构,所有构件之间均没有扣件,使用“卡扣固定”技术连接在一起,因此几分钟就可以完成全部组装工作并且无需任何工具。SULSA的重量只有3 kg,从一个3 m长的弹射器上发射出去,机上装备了自动驾驶仪,最高飞行速度约161 km/h。

由于传统舰载无人机成本较高,一次小小的操作失误或零部件问题就可能使百万英镑沉入海里。而SULSA的成本仅7000英镑,虽然只能飞行约40分钟,但以足够完成如监控海盗、走私之类的任务,即便损失也能承受。此次海试基本上就是为了评估“一次性”无人机如何应用于军事和救援行动。使用这样的3D打印无人机不仅可以降低成本,而且还可以根据任务性质进行“私人定制”。

2016年,SULSA正式投入实际应用——为英国皇家海军“Protector”号破冰船的南极之行侦察路线,为该船探索最佳航行路径。SULSA每次执行任务的时间约30分钟,飞行速度约96 km/h。虽然机上配备了自动驾驶仪,但在此次任务中船员依旧将通过笔记本电脑对SULSA进行遥控,传回机载摄像头拍摄到的实时画面,并且还能回收重复使用。

英国方面称,在五年内,海军舰艇上将配备能够打印像SULSA这类无人机的多材料3D打印机,到时候,每一个无人机都将是针对特定任务定制的。另据报道,在英国“星点”工程中有一个名为“无畏舰2050”的项目,其中就提到2050年时,英国战舰的舰体将采用可以变为半透明的丙烯酸材料,以提供全方位的视野,同时舰上还将安装3D打印机,用于制造激光和电磁武器乃至无人机群。

7. 其他应用

除了上述一些应用,3D打印技术在船舶领域还有许多其他实际应用,比如新加坡Tru-Marine公司利用3D打印快速维修和制造涡轮增压器部件、鹿特丹将建3D打印中心以快速维修到港船舶、3D打印喷水推进小艇模型(除电子设备和电池以外的所有部分)等。此外,为了提升人们对于3D打印的信心,消除对于3D打印产品质量的疑虑,英国劳氏船级社已于2016年1月7日发布了3D打印全球认证标准。

小结

从这些案例可以看出,3D打印技术的高精度、高自由度、用料省、成型便捷、经济环保等优势对于船舶行业来说有着不小的吸引力,并且已对船舶的设计、建造、运营、维修等各个阶段产生了影响。就目前的3D打印技术而言,其在船舶领域的应用主要包括以下几方面:

•勤杂工——各种船上小物件和船员个人物品的3D打印,如油盖、泄水孔塞等小部件,餐具、杯具等日常用品,甚至是鞋垫、纽扣、娱乐道具等。可减少船上相关物件的贮备量,改善船员的工作条件,提升其工作积极性。

•修理工——通过3D打印替换设备中有问题的零部件,或者直接修补损坏的零部件,船上岸上皆可。能够减少维修周期,降低维修成本,同时也更环保,对那些供应链成本特别高的区域来说尤为重要。

•设计辅助者——利用3D打印的高精度和便捷成型优势,可以提供更快、更精准、更低成本的舰船模型,有利于对设计进行验证和改进,提高设计水平和效率。此外,由于3D打印能制作出非常复杂的结构物,因此过去一些无法实现的设计思路或许也能“重出江湖”。

•无人机制作者——美国和英国海军均已在探索3D打印无人机的应用,并且已取得一定效果。3D打印无人机安装简便,还可根据任务不同进行定制,不但节省船上空间,而且更灵活多变。由于3D打印的无人机成本较低,因此就算成为一种消耗品也能够让人接受。同样的理念也可用于无人艇和无人潜航器。