3d打印数字化制造趋势

第1篇：3d打印数字化制造趋势

3D打印的智能制造蓝图

经过向传统工厂进行科学普及和理论基础支撑，将3D打印设备免费送给工厂使用，通过中枢技术管理，使用设备厂商的原材料，赋予每台设备物联网的概念，闲置设备有效调用、酌情下发订单、科学安排生产、物流就近取货、自动汇总分发、就近交货。这种“化零为整”的方式极大地提高了生产效率，节约了劳动时间，可谓真正实现工业革命!

3D打印，也称为增材制造，具有缩短制造时间、降低生产成本、制造更为复杂零件、个性化需求制造等突出优势，被视为第三次工业革命重大标志。作为战略性的新兴产业正在快速改变传统的制造方式。随着《中国制造2025》、《国家增材制造产业发展推进计划》等政策的相继颁布，我国也将发展3D打印上升到国家战略的高度，促进我国从制造大国向制造强国的转变。

但是，当前3D打印技术受制于速度和性能等问题无法完全满足工业领域批量化、规模化的应用需求，限制了该技术普及应用。在中国，有这样一家起源于工艺美术的科技企业，正在悄悄在成为3D打印产业领域的独角兽。2017年12月14日，中关村东升科技园凯莱酒店，和着舒缓的背景音乐，我与北京清锋时代科技有限公司的CEO姚志锋先生进行了长达三个小时的咖啡清谈3D打印……

从清华大学到3D打印

姚总是湖南郴州人，2007年考入清华美院雕塑系。从功课层面而言研究了四年人体造型，边工边读边创业是他在清华大学读书时期的真实状态。上大学期间，要经常跑到校外的公司参与创业项目，毕业论文内容设计也是在毕业导师再三催促中灵感闪现的，浓缩着自我的毕业雕塑作品“脑残的青春”，历经三个通宵的修改最终通过。脑残的青春饱含他的状态感知。虽然脑残是每个人的青春属性，但当时他的感知或许比别人更加强烈。

他的求学故事也算励志佳话。因对计算机的兴趣爱好，在高一就以差班生的名义如愿进入了学校的信息奥赛班，持续两三年的电脑编程学习，与队友们获得了各类比赛名次。从高三那年突发奇想要考清华，到临阵磨枪速学美术，并一举通过专业课考试;从因英语的落后，三度参加高考，均无缘清华，到在社会闯荡三个月后，在别人异样的眼光中，又踏进中学大门参加第四次高考，终于如愿以偿。他的身心都得到磨练。用他的话说“第四年，我很平静，平静的周围的人都以为我疯了”。新东方创始人俞敏洪也是三度参加高考，实现北大梦。姚志锋四度参加高考，实现清华梦。执着是否能成为二人异曲同工之处?

清华美院雕塑专业每年在数万能人中只招15人，以培养大师精英式教育为宗旨。因考学和从小的特殊经历，在大学期间姚志锋对同学们经常说的一句话就是不要等到毕业再去适应社会，于是便在大学期间开始谋生创业，想把复读的时间追赶回来。当时正值北京奥运会周期，各项体育项目如火如荼开展。那时他和创业团队跟风组织了体育类项目，其中，被骗过、坑过、踩过。记忆犹新的是策划鸟巢举行的中国足球嘉年华活动，仅当时的志愿者就招募了300多人。庞大的工作量，繁琐的工作细节，给他后来创业提供了宝贵的经验。

作为雕塑专业出身的艺术家，在种种的职业尝试和选择中，孜孜以求地寻找出路。偶然一次，他承接了北京某航空航天博物馆的浮雕设计制作业务，为了精简复杂的技术工作，团队开始琢磨如何用雕刻机代替手工，这是他染指3D打印技术的契机和开始。最后，他发现3D打印行业是最能与艺术紧密相连，恰巧发挥了专业的特长，于是沉浸在该领域至今。

这个时间段正好是2011年。

国内外调研，3D打印就是制造

1986年，Charles W. Hull(3D system 公司创始人)发明了第一台工业的3D打印机。设备利用紫外激光，对液态树脂进行逐点扫描，使被扫描的树脂薄层产生聚合反应，由点逐渐形成线，最终形成零件的整体模型。从全球范围而言， 2011年，3D打印产品更多地进入大家的视野。 2014年11月末，3D打印技术被《时代》周刊评为2014年25项年度最佳发明。

时至今日，越来越多的3D技术应用于医疗、航天、汽车等领域。生活中也随处可见一些定制化的3D打印糖果等。

当他刚接触这个行业时，他查阅了这个领域的很多资料，到国外调研并找来艰涩的专业论文研读，即觉得神奇又觉得很恐慌和敬畏。自主研发设备时，为了蹭清华的实验室和设备等免费资源，把工作室从顺义搬到了五道口。

各种尝试，有的错了，有的对了，最终，他发现其实3D打印本身就是制造。

谈及创业的艰辛，姚总坦言最痛苦的是那种独自摸索的孤独感和寻找合伙人的漫漫过程。创业，人是最重要的因素。而新行业，新领域，志同道合的人更少。他频频参加各类活动，多认识一些同业中人。一年之内，吸引了行业中不同背景的专业人员陆续加入，工艺设计流线外观加之绿色环保新材料制作，便是他们对自己产品未来的定义。

从此，他在学院路租了个小房子作为工作室，方便合伙人联合办公相互切磋，加班加点是家常便饭，经过数月的“泡面生活”，他们终于攻克3D打印的“老大难”速度问题，比当时市场主流3D打印机速度提高了近100倍。2016年12月的一个凌晨，他手捧刚打好的样品，竟象当年拿到清华录取通知书时一样平静，好像早已知道结果就应如此。然而，当他走在凌晨二点多钟寒冷空旷的大街上，回想机器完工停止的那一刻，热血沸腾地真想振臂高喊!

紧接着开始的融资

论及行业的国外技术，美国仍然占据领先地位，carbon 3D时而会在科学杂志发表文章，更是在全球申请发明专利，给行业人为地竖起了一道道不可逾越的墙。姚总和所有的合伙人决心跨过种种障碍和壁垒，甚至探索能够支持更多体系的材料技术。现在他们也已经申请多项核心专利。就纯粹技术角度而，可以在行业间进行PK的，是支持各种材料的种类包括自由基和阳离子，這是3D打印项目的核心价值，正是这些新材料才能实现把工艺变成产品的制造。

在产业扩张方面，清锋科技在北京、宁波和台北同时布局。宁波是全球最大的模具注塑机设备的生产基地，中国第一家2025智能制造示范城市，是材料研发与科研集中的地方。尤其高分子材料是3D打印行业的最为重要的基础原材料。通过参加系列创新创业的比赛，清锋科技获得了宁波政府500万元的基金扶持和奖励。

台北与日本的制造的研发体系有些相似，一位合伙人率队做设备工艺流程的研发。北京仍然是重中之重，这里有各行各业的人才，包括但不限于软件、平台研发、系统工程、设备、软件、材料、光学、热变型、机械、电子等综合性工业领域。姚总悄悄透露公司已经获得北极光和元始资本数千万元天使投资，。中关村东升科技园区成熟现代的配套吸引着他，园区更多的人文关怀也让他决定将企业总部迁到东升科技园，他爽朗地说要充分享受这里如沐春风的园区多重服务及活跃的创业创新的氛围。

陪同采访的中关村东升科技园产业服务体系中品牌营销咨询公司三符咨询同事表示，园区要当企业的保护膜，给园区企业提供安全的、稳定的、随需而给的服务。企业只要心无旁鹜地搞科研。清锋科技就是其中受益者，园区成立专项基金已跟投。清锋科技人员与园区一期300多家企业，万余名科技从业者在这里，享受着工作、生活融合在一起的幸福生活。

物联网概念下的按需订制与柔性生产

虽然已经研发出国内领先的3D打印技术，但是他们并不以卖设备为商业模式。

因家族关系，他本人对中国制造业知之甚多，亦研判得知中国工业的痛点所在。智能制造是未来的方向，3D打印技术不仅在很大程度上实现行业替代和原材料节约，而且效率可提高在10%以上。例如，全国注塑业每年有数万亿元的工业产值，大部分产品的成本、模具、人工，单价远远高于他们新研制的3D打印机打印出来的产品单价。

姚总兴奋的描绘着未来的商业场景：经过向传统工厂进行科学普及和理论基础支撑，将3D打印设备免费送给工厂使用，通过中枢技术管理，使用设备厂商的原材料，赋予每台设备物联网的概念，闲置设备有效调用、酌情下发订单、科学安排生产、物流就近取货、自动汇总分发、就近交貨。这种“化零为整”的方式极大地提高了生产效率，节约了劳动时间，可谓真正实现工业革命!之前有国外相关专家提出的无人工厂观点，现竟然通过自己的创业公司得以实现：无人工厂，远程控制的精准布局，全局监测的工业4.0概念。这些发现和新的进步让他倍感激动和欣喜。

复合性很高的高分子领域有很宽的拓展面，零部件几分钟就可以做出来，如果技术普及到了超级工厂、理顺了原材料上游资源、稳定了下游的物流协作、把最先进的设备最广泛地免费推广出去，客户端与平台系统无缝对接，那么，富士康这种拥有几十万员工的劳动力密集而资产过重的企业，该当如何?

未来，做以技术梳理产业的平台

设计固重要，关键是落地。

3D打印的按需订制，曾经有国外媒体报道过容易打印出来危险的器械，所以，技术的快速发展对监管提出了同步的要求，比如用大数据监测危险信号，以杜绝“糖衣炮弹”的可能。如何避免诸如此类的事情发生，就需从源端进行侦测，所以公司从2013年开始持探讨这些与监管相应的流程，开始思考担纲社会责任。

目前，物联网甚至互联网还不能完全统筹规划传统的制造业，这是整个产业的痛点。中国是工业大国，传统的制造方法和艺术不改变就解决不了瓶颈问题。而3D打印梳理工业生产的思路一旦成功，物流行业会得到根本改观，迂回和浪费就会从源头上得到充分的解决，因为平台的系统安排可以实现区域制造，复杂的事情经过统筹和大数据分析就会简单化处理。阿里淘宝天猫的逻辑是给按照客户需要给工厂下订单，姚总则认为未来的工业化核心是idea，是避免积压的以需求定制产量的差异化个性化产品生产。举例说明，阿迪达斯生产某款鞋子，鞋底的蜂窝、透气与弹性、与脚型符合的程度等等之于运动员要求很高，3D打印就可以做到完全按照个性化要求进行订制化生产，没准儿，很快的未来就可以普及生产订制化的鞋子，在鞋店等半小时甚至10分钟就可以穿上专门量脚订制的鞋子。

鞋子合不合适，只有脚知道。

不久的将来，3D打印将打印出最合适最舒适的鞋子，以此类推，以至无穷。

科学教育是责任也是市场

再次谈及商业模式和3D打印设备免费赠送工厂、生产的流水形成的强关系与造血功能、剩余劳动利用和价值产生，在新技术梳理之下就会形成良性循环的生态系统。大家可能会问你是2C的、还是2B的市场，但姚总的理念认为他们全新的平台未来应当是2A的，A是ALL是所有和最原始的东西，因为3D打印这个特殊行业既可以2C也可以2B。如影视中的道具造型，随着影视播出系统的高清升级，越来越要求剧中道具更加真实，制造更要精细化。产品设计、3D打印、上色等艺术加工，世界上独一无二的剑。现在公司已有成熟合作

人的创造力需要引导和激发，3D打印也是教育的工具，现在北京很多学校都有3D打印机。姚总说20年之后未来的样子就是现在小孩子未来20年的样子，教育是公司的未来市场。现在的孩子在这么小开始学习3D打印技术，他们长大了做的事情也是我们现在所想象不到的，未来的企业应当是更具有技术含量和社会价值及社会责任的企业。

最后，大家意犹未尽地谈笑说3D打印没准儿会打印出什么惊世作品。姚总会心一笑，打开手机里的一张照片，介绍说是前年国家领导人访美时，微软赠送的船只模型“柳林海号”。货轮模型就是经由他手设计并打印出来的。是否说明中国的3D打印技术以及未来的智能制造蓝图从那时已萌发。

文章落笔之时，得到喜讯，清锋科技凭借智能智造技术及革新营销思维，从1000余个创业项目中脱颖而出，荣获2017年第五届“东升杯”国际创业大赛特等奖，获得100万元的创业大奖奖励。同时，园区内新扩的办公室也将投入使用。

清锋科技的春风悄然来至，中国的3D打印的智能制造蓝图也已拉开帷幕。

作者：张闻素

第2篇：3D打印——数字化制造趋势

0 前言：

“3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速成型技术”，也称为“增材制造技术”。这种技术是依据物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式，制成实物模型，甚至直接制造零件或模具，从而缩短产品研发周期、并缩减生产成本。3D打印是一片一片地打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。说得简单点，就是由点堆积成面，再由面堆积成实体。

3D打印的概念早在几十年前就已提出。上世纪70年代，随着3D辅助设计的兴起，设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体，但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型却非常不易，可以用费时费力费钱来形容。3D打印的出现，使平面变成立体的过程一下简单了很多，设计师的任何改动都可在几个小时后或一夜之间重新打印出来，而不用花上几周时间等着工厂把新模型制造出来，这样一来可以大大降低制作成本，节省产品开发成本。

1 国外3D打印发展现状

3D打印被用作《经济学人》杂志封面，主题为《看制造业新技术如何改变世界》，详细介绍了3D打印的历史和发展，可见人们对于3D打印成为一项可以改变世界的影响力日益关注。2010年8月11日，美国总统奥巴马签署了《美国制造业促进法案》，力图以此刺激本国出口并创造更多就业机会。奥巴马表示，制造业是美国经济复苏的重要动力，因此降低制造业成本、促进其就业是该法案的宗旨。而3D打印就成了其首选。2011年6月，美国总统奥巴马宣布一项新政策，并向3D打印产业支出5亿美元以提升美国在制造业上的领先地位。2012年7月17日，美国《外交政策》杂志网站发表题为《制造业的未来在美国而不在中国》，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”。

纽约另一家利用3D技术生产消费品的公司Quirky拥有20万的注册用户，他们在线搜集用户的创意，产品设计图纸，用3D打印机以最快的速度成型，再上传讨论，最终确定方案后批量生产。届时在线上和线下都会有销售，他们最成功的产品是一排可折叠的接线板，设计者常从一个创意就获得不少的收入，有的用户一年能赚几万美元。

而美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。

日本一家公司甚至推出了面向个人的“Baby复原服务”：只需提供婴儿在母亲肚子里的X光照片，他们便可以复原成三维图像后，打印出一个“肚子里的婴儿”模型作为纪念。

3D打印还能实现一些传统制造方式难以实现的复杂结构。2011年巴黎春夏时装展上，荷兰时尚设计师Iris van Herpen发布了他直接用3D打印机制作的立体服装，这些超太空感的服装由锦纶打印而成。

2 国内3D打印发展现状

从“天津2012夏季达沃斯论坛”到刚刚闭幕的“浙商新动力”论坛，都不约而同地提到了“3D打印”技术。被英国《经济学人》扣上“工业革命”帽子的3D打印也因此备受关注。日前，证券时报记者通过实地采访发现，3D打印技术在国内广泛应用尚需时日。

位居杭州下沙工业区的杭州先临三维科技股份有限公司号称是国内综合实力最强的3D打印公司，可以向客户提供快速三维扫描、快速制造、快速模具、三维测绘等服务。目前，先临三维拥有十几个型号的3D打印机，掌握六种生产工艺。不过，先临三维的现有设备主要来自欧美等国制造。一台从德国EOS公司引进的设备售价近400万元人民币，它是基于高性能材料(塑料与金属)的高端3D打印机。事实上，在经过近20年的研发，国内的3D打印设备也在不断取得突破，华中科技大学史玉升教授的研究团队开发的1.2米×1.2米的“立体打印机”，是目前世界上最大成形空间的快速制造装备，远远超过国外同类装备水平，并因此获得2011年国家技术发明二等奖。

“3D打印达到了人们对其期望值的顶峰。”从事3D打印机代理生意的徐鹏认为。事实上，大众对3D打印的了解仍然十分粗浅。

通过上述比较枯燥的技术解读可以得出3D打印相比传统制造的三个优势：第一，产品制造速度快，一次性完成而非分步优化;第二，制造出的产品形状想象空间更大，可以用软件做出传统制造不方便完成的形状;第三，产品修改成本小，只需要在软件中修改部分参数就可以快速制出相对应的新版本产品。但和传统制造方法相比，3D打印因客观条件的制约也存在诸多问题，比如可打印材质范围小、打印的精度低、用于打印的耗材费用较高等。虽然3D打印的概念开始逐渐为人所知，但就目前的实际生产成果看，仍属于自90年代就开始普及的快速成型技术，而快速成型技术早已被涉及到产品原型设计制造的企业或高校所使用。快速成型机器在国内也并不是十分新鲜的玩意，除了引进国外的机型，国内一些高校也有自己研发的机子在国内外售卖。在我国，深圳、东莞、浙江也有众多企业涉足快速成型。

当新闻开始频频出现3D打印机能够打印飞机、汽车、鲜肉、鞋子和衣服时，大家仿佛觉得这个远在天边的神器如果能够进入自己的家门，就如同自家拥有了万能工厂。以该形象露面的3D打印机代替了现实中只能生产模具的快速成型机器进入了大众心中。但被忽略的事实是，这样的事例仍只是实验性项目，有人甚至将其称为“行为艺术”。

3D打印机目前的实际使用仍属于快速成型范畴，即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造，业内也将这类原型称作手板。据统计，3D打印机生产的产品中80%依旧是产品原型，仅有20%是最终产品。

使用3D打印机制作模型的优点一方面是速度快，另一方面是可制作更灵活的形状。国外知名3D打印机Stratasys系列的国内代理商徐鹏介绍，一汽、上汽、北汽和西门子都是其客户。但该类3D打印机的价格从10万元到500万元之间，高昂的机器价格和材料费让购买者更多集中于大型企业和高校。

在模型生产领域，3D打印机相比传统制造仅占很小部分。其中可打印的原材料稀少是一个严重问题。目前可利用的原材料包括光敏树脂、尼龙、石膏和金属粉末等。不同种类的3D打印机可使用的原材料不同。对于价格稍便宜的3D打印机，可打印塑料模型，但坚硬度过低，精准度不高。更多企业想要金属类模型，但这种类型的打印机价格最低也需500万元。

虽然3D打印机技术近年来已取得不小的进步，比如材料增多、打印机和原材料价格逐渐下降，但从目前看，依旧是一项年轻的技术，在没有变得更加成熟和廉价前，并不会被企业大规模采用。3D打印技术咨询师泰瑞·沃尔斯(Terry Wohlers)预计3D打印市场将在今年达到21.4亿美元，远超去年的17.1亿美元。不过，这一数字仍然仅占全球制造市场0.02%。

伴随3D打印概念的兴起，从事快速成型和3D打印业务的本土公司受到了前所未有的关注。部分企业除了代理售卖国外的3D打印机，另一部分也在提供3D打印服务。铭展科技创始人金涛在2010年从游戏模型定制转向3D打印业务，通过购买国外机器以及和国内院校合作，为工业设计、产品设计、建筑行业等提供3D打印服务，但一年的销售收入也只能达到百万元，同地一家更大规模的3D打印公司也仅有千万元规模。金涛介绍，国内纯做3D打印业务的公司不超过十家。更多公司仍集中于快速成型业务。

对于大众而言，很多人并不能分清3D打印、快速成型和传统制造之间的区别。一些国内和快速成型、激光制造有关的公司受3D打印概念的追捧，8月和9月的股价都开始大幅上扬，如光韵达的公司股票就连续两日涨停。为此，公司发出澄清公告称，自己公司的激光技术属于“减成法”工艺，不同于3D打印技术的“加成法”工艺，二者的工艺原理不一样，公司最近一年不会开展3D打印技术方面的产品和服务。近日，有关3D打印概念开始呈现回归理性趋势，大部分公司股票回落。

3 原材料——3D打印的瓶颈

几乎每一项新技术应用，都会经历很长的市场培育期。3D打印技术虽然已有近20年的发展历程，但仍存在缺陷。

耗材的局限性是3D打印不得不面对的现实。目前，3D打印的耗材非常有限，现有的市场上的耗材多为石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。如果真要“打印”房屋或汽车，光靠这些材料是远远不够的。比如最重要的金属构件，这恰恰是3D打印的软肋。

耗材的缺乏，也直接关系到3D打印的价格。黄智拿着一件3D打印品对证券时报记者说，“这是一件飞机零部件，打印这种样品的金属粉末耗材一斤就要卖4万元，所以3D打印样品至少要卖2万元。但是，如果采用传统的工艺去工厂开模打样，几千元就可以做到。”

直接面向市场的先临三维对耗材难题感受最深。因为价格的问题，他们很多客户往往望而止步，除非在需求紧急的情况下。否则，客户们还是通过传统的方式。

成型精度和质量问题，也在困扰先临三维。他们称，由于3D打印工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。

以Stratasys公司3D打印车为例，车子固然能“打印”出来了，但是否能在路上顺利跑起来?使用寿命又有多长?从现有的技术来看，恐怕有点够呛：由于采用层层叠加的增材制造工艺，层和层之间的粘结再紧密，也无法和传统模具整体浇铸而成的零件相媲美，这意味着在一定外力条件下，“打印”的部件很可能会散架。

2004年成立至今，先临三维年复合增长率在100%以上。“今年，先临三维的营业收入应该会在7000万元左右。”但是，过去的高速增长主要源自基数低，而且这7000万元的收入，还包括前期的三维扫描。

4 数字化制造趋势

个人3D打印机是3D打印技术普及的助推力量。以美国Makerbot公司推出的1299美元至2700美元的3D打印机为代表，相比几万甚至几百万美元工业级3D打印机，个人3D打印机亲民的价格让更多普通爱好者有机会亲自动手做一些小玩意。自2009年公司成立，Makerbot卖出的3D打印机数已达到13000台。当然，这台设备也仅能做些玩偶模型或者浴帘环等结构简单的小东西。对于更多人而言，购买的动机也仅是试着用一用。但创作的乐趣在于激发创造力。

“我们并不是要用3D打印机打印所有的东西，数字制造时代的意义是我们可以在大规模生产和个性化生产之间进行选择。”《连线》杂志点出了3D打印机的实质。传统制造中，越复杂的产品如果需要改动的地方越多，意味着越高的成本。但在数字化制造中，这一切在改变。制作个性化的产品并不会花费更多额外的成本，让产品更多样、复杂和灵活变得简单，因为只需要改动模型参数，另一个想要的产品就会出现。

由此看来，3D打印技术某种程度上已被过度神化了。正如凯文·凯利在《科技想要什么》一书中所指出的：“新技术的首版几乎总是仅仅略微强于它想要取代的旧技术，对于新技术的将带给使用者的麻烦和未知，仅有少数热情的先驱倾向于做第一个吃螃蟹的人。” 凯文·凯利同时指出，随着创新技术的改进，新技术的益处和先进程度将被前期用户挑选出来展示给大家，同时不确定性减小，技术得以传播。“但这样的推广既不是立刻发生的，也不稳定。”

4 总结

3D打印技术的确可以改变产品的开发、生产，但赋予3D打印“第三次工业革命”有点言过其实。单件小批量、个性化、及网络社区化生产模式，决定了3D打印技术与传统的铸造建模技术，是一种相辅相成的关系。

日益受到热捧的3D打印机或许仍将享受一段时间的风光，但究竟其能否及何时真正改变我们的世界，仍是未知数。

第3篇：先进制造技术3d打印技术

神奇的3D打印机

【摘要】：3D打印作为当今的先进的制造技术，它的应用面相当的广泛，而且现正逐渐用于一些产品的直接制造，这意味着这项技术正在普及。本文就以3D打印为何物、3D打印的基本原理与现有技术、3D打印为什么能火、3D打印的应用及3D打印离我们生活到底有多远这几个方面来探讨3D打印

【关键词】3D打印

应用面广泛

1 引言

随着时代的进步，我们的生活水平日渐提升，同时，人口也在急剧的增长，我们需要越来越多的物品来满足物质生活条件。这就势必造成我们对物品的要求也会越来越高，做工精细、独特且非量产的物品会受广大人们的喜爱。如今，我们拥有了3D打印这一先进的技术，我们可以通过3D打印机来打印各种我们所需要的、想要的。3D打印技术应用面广，它可以用于医疗行业、科学研究、产品模型、建筑设计、制造业及食品等，前景广泛。

2 3D打印究竟为何物

3D打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种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。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，意味着这项技术正在普及。

3 基本原理与现有技术 3D打印机原理很简单，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。完成后，要处理掉物品周围沾满的粉末，这是可以循环利用的，再涂上增强硬度的胶水。

眼下3D打印机有两种类型，一种是堆叠法，一种是烧结。原理基本都是多层分片打印，而堆叠和烧结只是成型技术的区别。堆叠只能成型塑料、硅之类的材质，对固化反应速度有要求，而烧结可以利用激光的高温对金属粉末进行处理加工出金属材质的东西出来，实体可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。所以3D打印机和普通打印机，最大的区别是“墨水”。

4 3D打印为何能火

在欧美，注重创造力的发达国家，3D打印技术已经成功商用，尤其是消费电子业、航空业和汽车制造业。它们不光可以离开传统的大规模机床来制造小数量的部件，而且可以用不同方法来制造，比如单个制作喷气式飞机上的空气动力导管，而不再需要很多不同的元件来组装它。

用发展的眼光来看，3D打印首先会影响的是模具行业。即便在国内制造行业不景气的今天，模具行业仍然风景独好，一方面是对技术要求高，另一方面是市场有需求，在产品大规模生产之前，必须要进行多次打样和修改。3D打印机的出现，其实是消灭了模具反复打造的流程，能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，极大地缩短产品的研制周期，大幅减少成本投入，对于一些复杂而精细的造型，3D打印机表示毫无压力。

其次是会引发个性风潮。对一些小厂家来说，迫于模具制造的高成本，往往会采用公模来生产，虽然在功能上能满足用户的需求，但千篇一律的造型，很难迎合时下个性化的发展趋势，所以卖不出高价，只能靠低价来吸引消费者。在机械化和流水线盛行的年代，人们对于手工的东西有特别的亲切感，即便价格昂贵数倍，也不愁找不到买家，原因是手工制作不可能有相同的，而且品质有保证。3D打印机的出现，一方面满足人们对个性化产品的追求欲，完全可以量身定制，另一方面在大大提高生产效率的同时，还能降低成本。

第三是激发了人的想象力。极客牙医用它进行牙齿正畸和数字化种牙，减少风险和痛苦;外科医生更厉害，直接打印骨头，只不过把材料换成添加了硅和锌磷酸钙，用于临床手术;汽车维修公司用它来打印稀缺的汽车零部件，原先要等全球物流下2个月才到的一个东西，1个小时搞定了;英国科学家还在3D打印机的基础上成功改造，使用液态巧克力作为“油墨”，可以打印各种形状的巧克力，几乎所有人都相信，3D打印机会成为食品界杀手级工具。

5 3D打印的应用

科学研究

美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描，利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型，不但保留了原化石有的外在特征，同时还做了比例缩减，更适合研究。

产品模型

比如微软的3D模型打印车间，在产品设计出来之后，通过3D打印机打印出来模型，能够让设计制造部门更好的改良产品，打造出更出色的产品。

汽车制造业

不是说你的车是3D打印机打印出来的(当然或许有一天这也有可能)，而是说汽车行业在进行安全性测试等工作时，会将一些非关键部件用3D打印的产品替代，在追求效率的同时降低成本。

建筑设计

在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。

食品产业

没错，就是“打印”食品。研究人员已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。

饰品/工艺品

这是最广阔的一个市场。在未来不管是你的个性笔筒，还是有你半身浮雕的手机外壳，抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指，都有可能是通过3D打印机打印出来的。甚至不用等到未来，现在就可以实现

6 3D打印离我们的生活有多远

工业用的3D打印系统价格从1.5万美元左右起，最贵的要100多万美元。但是，普通的桌面3D打印机并不像大家想象的那么昂贵。3D打印机现在来看，在欧美国家已经形成了一种潮流和噱头，多为极客和高端用户服务。美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。

国内目前3D打印还有待普及，一方面是应用于工业的高端型号投入较大，行业投资人比较慎重，处于观望状态，另一方面，应用普及也就是从最近才开始，用户缺乏对3D打印有一个深入的认识，由于有些新闻在描述上运用了夸张的手法，大胆的预测，所以给人的感觉是电影中的情节。

业内人士介绍，和美国相比，中国缺少DIY和创意设计的习惯，所以3D打印机的最大优势往往得不到发挥，要成为主流的生产制造技术还需要3-5年时间。此外，国外3D打印机售价过高，而且有些限制出口，国产3D打印机在精度、速度和打印的尺寸上还无法满足商用的需求，在几何图形优化、描绘和材质贴图、对切割和中空部件做打印准备、支持任意三维软件生成的数据和对超大模型的自动分段等方面还需要进一步提升。不过，随着热度的提升，这块蓝海很快就会被发现，解决只是时间问题。

7.参考文献

[1]谢锋 , 刘正士先进制造技术学科发展趋势分析, 2000 [2]孙大涌，先进制造技术机械工业出版社 , 19991

[3]范荣鑫 , 左继成先进机械制造技术的发展现状和发展趋势, 2003 [4]董智勇 , 魏庆符合中国国情的先进制造技术研究, 2000 [5]施普尔 , 克劳舍虚拟产品开发技术机械工业出版社 , 2001

第4篇：3D打印技术对制造业的影响

一、定义

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它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。这种技术融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。

二、促进全球制造业的转型升级

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。

1、海军舰艇

2014年7月1日，美国海军试验了利用3D打印等先进制造技术快速制造舰艇零件，希望借此提升执行任务速度并降低成本。[13]

2、航天科技

2014年9月底，NASA预计将完成首台成像望远镜，所有元件基本全部通过3D打印技术制造。NASA也因此成为首家尝试使用3D打印技术制造整台仪器的单位。

3、医学领域

3D打印肝脏模型

日本筑波大学和大日本印刷公司组成的科研团队2015年7月8日宣布，已研发出用3D打印机低价制作可以看清血管等内部结构的肝脏立体模型的方法。据称，该方法如果投入应用就可以为每位患者制作模型，有助于术前确认手术顺序以及向患者说明治疗方法。

3D打印头盖骨

2014年8月28日，46岁的周至农民胡师傅在自家盖房子时，从3层楼坠落后砸到一堆木头上，左脑盖被撞碎，在当地医院手术后，胡师傅虽然性命无损，但左脑盖凹陷，在别人眼里成了个“半头人

3D打印制药

2015年8月5日，首款由Aprecia制药公司采用3D打印技术制备的SPRITAM(左乙拉西坦，levetiracetam)速溶片得到美国食品药品监督管理局(FDA)上市批准，并将于2016年正式售卖。这意味着3D打印技术继打印人体器官后进一步向制药领域迈进，对未来实现精准性制药、针对性制药有重大的意义。该款获批上市的“左乙拉西坦速溶片”采用了Aprecia公司自主知识产权的ZipDose3D打印技术。

3D血管打印机

2015年10月，我国863计划3D打印血管项目取得重大突破，世界首创的3D生物血管打印机由四川蓝光英诺生物科技股份有限公司成功研制问世。

4、房屋建筑

2014年8月，10幢3D打印建筑在上海张江高新青浦园区内交付使用，作为当地动迁工程的办公用房。这些“打印”的建筑墙体是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”，按照电脑设计的图纸和方案，经一台大型3D打印机层层叠加喷绘而成，10幢小屋的建筑过程仅花费24小时。

5、汽车行业

2014年9月15日，世界上已经出现3D打印建筑、裙帽以及珠宝等，第一辆3D打印汽车也终于面世。这辆汽车车身上靠3D打印出的部件总数为40个，只有40个零部件，建造它花费了44个小时，最低售价1.1万英镑。

6、电子行业

3D打印笔记本电脑

2014年11月10日，全世界首款3D打印的笔记本电脑已开始预售了，它允许任何人在自己的客厅里打印自己的设备，价格仅为传统产品的一半

三、 3D 技术发展的局限

1、材料的限制

虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印，但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外，打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则材料依然会是3D打印的一大障碍。

2、机器的限制

3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平，几乎任何静态的形状都可以被打印出来，但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。这个困难对于制造商来说也许是可以解决的，但是3D打印技术想要进入普通家庭，每个人都能随意打印想要的东西，那么机器的限制就必须得到解决才行。

3、知识产权的忧虑在过去的几十年里，音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3D打印技术也会涉及到这一问题，因为现实中的很多东西都会得到更加广泛的传播。人们可以随意复制任何东西，并且数量不限。如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权，也是我们面临的问题之一，否则就会出现泛滥的现象。

4、道德的挑战

道德是底线。什么样的东西会违反道德规律是很难界定的，如果有人打印出生物器官和活体组织，在不久的将来会遇到极大的道德挑战。

5、花费的承担

3D打印技术需要承担的花费是高昂的。第一台3D打印机的售价为1万5。如果想要普及到大众，降价是必须的，但又会与成本形成冲突。

每一种新技术诞生初期都会面临着这些类似的障碍，但相信找到合理的解决方案3D打印技术的发展将会更加迅速，就如同任何渲染软件一样，不断地更新才能达到最终的完善。

第5篇：3D打印机的发展现状与趋势（范文）

3D打印机的发展现状与趋势综述

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( 大学 )

摘要：3D打印(3D printing)，即快速成型技术的一种，其实质是增材制造技术，被誉为是第三次工业革命的重要标志之一。近年来，国内外3D打印技术蓬勃发展，在航空航天、生物医学工程、工业制造等多个方面有着广泛地应用。本文通过介绍3D打印技术的概念及应用，阐述了国内外3D打印技术及产业的现状，并结合数据，对3D打印的发展趋势有一定预见性的分析。关键词：3D打印技术现状发展趋势

0.前言

为了让读者更快速更全面的了解3D打印机的发展现状和趋势，特写了这篇综述。3D打印技术是制造业正在迅速发展的一项新兴技术，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。文章通过介绍3D打印的概念及应用领域，重点阐述了3D打印技术及产业在国内外的发展现状，结合数据分析，对3D打印的发展趋势有一定预见性的分析。

1.技术现状

1.1 3D打印技术概念

严格意义上来说，3D打印技术是快速成型技术的一种，它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。是制造业正在迅速发展的一项新兴技术，被英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文中，称为第三次工业革命的重要标志之一。3D打印作为一种通俗化名称，其实质是增材制造技术，因此又称为添加制造(AM,Additive Manufacturing)。美国材料与试验协会将增材制造技术定义为：基于3D模型数据，采用与减式制造技术相反的逐层叠加的方式生产物品的过程，通常通过电脑控制将材料逐层叠加，最终将计算机上的三维模型变为立体实物，是大批量制造模式向个性化制造模式发展的引领技术。 1.2 3D打印技术的应用领域

近20年来，3D打印技术在各领域发展迅速，主要被应用于产品原型、磨具制造，以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些领域传统以来的精细加工工艺。除此之外，该技术在鞋类、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、生物工程以及其他多个领域都有所应用，从市场份额来看，3D打印技术应用在汽车及零配件领域占37%，在消费品领域占18.2%，应用于航空航天和国防军工占13.7%，在商业机器领域占11.2%，在医疗领域占8.8%，在科研方面占8.6%。同时，3D打印技术为这些产业的创新开拓注入了新鲜的血液，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。 1.3 3D打印技术及产业的国内外发展现状 1.3.1 国际情况

经过多年的探索和发展，3D打印技术有了长足的发展。3D打印技术在国外发展较快，目前已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。打印的速度也有所提高，国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂直速率，并可以实现24位色彩的彩色打印.截至2012年底，3D打印成型公司Stratasys的产品已经可以支持123种不同材料进行3D打印。

目前，美国Z corp公司与日本Riken Institute于2000年研制出基于喷墨打印技术的、能够制作出彩色原型件的三维打印机。2000年底以色列的Object Geometries公司推出了基于结合3D Ink—Jet与光固化工艺的三维打印机Quadra。在全球3D打印机行业，美国3D Systems和Stratasys两家公司公司的产品占据了绝大多数市场份额。其中，3D Systems公司的实力最为强大，代表了3D打印技术目前的技术水平和未来的发展趋势，可以为专业人士及类似消费者提供3D打印系统。此外，在此领域具有较强技术实力和特色的企业或研发团队还有美国的Fab@Home和Shapeways、英国的Reprap等。在欧美发达国家，3D打印技术已经初步形成了成功的商用模式，如在消费电子业、航空业和汽车制造业等领域，3D打印技术可以以较低的成本、较高的效率生产小批量的定制部件，完成复杂而精细的造型。同时，国际3D打印机制造业正处于迅速的兼并与整合过程中，行业巨头正在加速崛起。 1.3.2 国内情况

近年来，我国积极探索3D打印技术的研发，自20世纪90年代初以来，国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发。在3D打印设备制造技术，3D打印材料技术，3D设计与成型软件开发，3D打印工业应用研究等方面取得了不错的成果，有部分技术已经处于世界先进水平。清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDMT艺等方面都有一定的科研优势;华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势，并已推出了HRP系列成型机和成型材料;西安交通大学自主研制了三维打印机喷头，并开发了光固化成型系统及相应成型材料，成型精度达到0.2mm。中国科技大学学自行研制了八喷头组合喷射装置;有望在微制造、光电器件领域得到应用。但总体而言，国内3D技术的研发水平还有较大差距。我国港台地区很多高校和企业都有自己的3D打印设备，RP技术应用更为广泛，但并非自主研发。

目前，国内对3D打印设备进行产业化运作的公司实体主要有：北京殷华，湖北滨利机电，深圳维示泰克，江苏敦超等，这些企业已经基本实现了3D打印机的整体生产和销售。但这些企业多是由海外归国团体建立，规模小，产品技术与国外厂商同类产品相比尚处于低端水平。目前，国内3D打印机在打印精度、打印速度、打印尺寸和软件等方面还难以满足商用的需求，技术水平有待进一步的提升。

2.发展趋势

2.1.困难与挑战

根据国际快速制造行业权威报告《Wholes Report 2011》发布的调查结果，全球3D行业打印产业产值在1988~2010年期间保持着26.2%的年增长速率。报告预期，3D打印产业未来将持续较快地增长，到2016年，包含设备制造和服务在内的产业总产值将达到31亿美元，2020年将达到52亿美元。但3D打印技术要进一步扩展其产业运用空间，目前仍面临着多方面的瓶颈和挑战：一是成本方面，现有3D打印机造价仍普遍较为昂贵，给其进一步普及应用带来了一定困难;二是概念方面，现在3D打印技术的概念普及范围还不是很广，国内外各个高校也还没有开设相应课程介绍、学习这门新兴技术;三是打印材料方面，首先不能把所有的材料都制成极精细的糊状，目前3D打印的成型材料多采用化学聚合物，材料选择的局限性较大，成型品的物理特性也不理想，并且安全方面也存在一定的隐患.四是精度、速度、效率方面，打印速度也很慢，不能用于大批量生产。改善3D打印系统的可靠性、生产效率和制作大件能力，要提高3D打印的速度和效率。 2.2 发展趋势

Gartner公司2011年发布的最新技术发展展望报告判断：3D打印技术目前正在进入概念炒作的高峰阶段，其技术还有待充分成熟，主流市场也有待进一步培育。3D打印技术成熟到适应市场需求还将需要5～10年的时间。现阶段产业界对3D打印领域的投入应以加强创新研发、技术引进为主，尤其要重视自主知识产权的建设和维护，争取在未来的市场竞争中占据优势地位。随着智能制造，控制技术，材料技术，信息技术等不断发展和提升，这些技术也被广泛地综合应用与制造工业，3D打印技术也将会被推向一个更加广阔的发展平台。未来，3D打印技术的发展将体现出精密化、智能化、便捷化以及通用化等主要趋势，可在以下几方面进行改善：

2.2.1 精密化

可提升3D打印的速度效率和精度，开拓并行打印、连续打印、大件打印、多种材料打印的工艺方法，提高成品的表面质量、力学和物理性能，以实现直接面向产品的制造，开发更为多样的3D打印材料。3D打印机可以向双色或多色打印机发展，同时进行两种以上颜色的渲染，得到更有层次和立体感的打印模型。 2.2.2 .智能化和便捷化

目前，3D打印设备在软件功能、后处理、设计软件与生产控制软件的无缝对接等方面还有许多问题需要优化。例如，成型过程中需要加支撑，成型过程中需要不同材料转换使用，加工后的粉末去除方面，都需要软件智能化和自动化程度进一步提高。同时，随着3D打印技术越来越普遍地运用到服装、设计、生活生产当中，只有用户在使用过程中觉得简易上手，技术门槛低，复杂程度低，才能使用户有更好的使用体验，才能更普遍地推广这一技术。而这一系列问题都直接影响到设备的普及和推广，设备智能化、便捷化是走向普及的保证。目前，3D打印的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世：3D打印的家用器具模型.也被用于企业的宣传、营销活动中。 2.2.3 通用化

3D打印是近年来国际上的发展热点，其输出设备称为3D打印机，是作为一个计算机的外部输出设备使用。它可以直接将计算机中制图软件中的三维设计图形输出成一个三维彩色实体，在科学教育，工业制造，产品创意，工业美术等方面有广泛地应用前景和巨大的商业价值，这同时要求3D打印技术向低成本、高精度、高性能的方向发展.随着技术的日益成熟，3D打印店将越来越多，个性化打印定制服务成为一种潮流。通过3D打印技术.创新公司将凭借与竞争对手的标准化产品相同的价格为用户提供定制化体验，该产品将根据你自己确切的具体信息进行定制，通过3D打印制造并直接送到你的家门口。

3.总结

3D打印作为一种新兴的产业，在国内外正在蓬勃发展，将来也会发展地更加通用，更加成熟。文章主要是整合了前人比较零散的观点，对3D技术的发展趋势有预见性的分析，但其分析可能并不是特别的全面，希望可以之后可以从不同的角度和方向更好的完善。3D打印技术给人们带来了巨大的生产自由度，但目前只能做些小规模的装饰品，要谈到大规模工业生产，取代传统的工业生产方式，仍然还有很长的路要走。相信市场的巨大需求会加速3D打印机及其应用的普及，势必像电脑一样走入千家万户，更好地方便人们生活，为提升人们的生活品质提供服务。

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,2016(26):3-5 [2]第三次工业革命[J].经济学人(英),2012-04-21 [3]卢秉恒,李涤尘.增才制造(3D打印)技术发展[J]机械制造与自动化,2013,42(4) [4]王忠宏,李扬帆,张曼茵.中国3D打印产业的现状及发展思路[J]经济纵横,2013(1) [5]古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].北京:数码印刷,2011(10):64-67. [6]丁博强.3D打印推动第三次工业革命[J].上海:创意产业,2013(2). [7]童岱.3D打印将撼动全球制造业.中国科学报，2012. [8]王雪莹.3D 打印技术与产业的发展及前景预见.第七届全国技术预见学术研讨会文集.

第6篇：3D打印技术制造金刚石工具的可行性研究

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，经过20年的发展，3D打印技术已经取得极大的进步，并开始广泛应用在各个领域。3D打印的特点是即使是很复杂的东西都可以神奇般的制造出来，只要使用与模型相同的材质，就能打印出和模型几乎完全一样的东西，所以它是一种实实在在重要的制造技术。其他的制造技术即使经过了数十年的努力也不过还是在集合复杂度上略有进展——而3D打印技术却可以轻而易举的解决这个问题。金刚石工具作为现今最为有效的硬脆材料加工工具，被广泛用于民用建筑与土木工程、汽车工业、交通工业、地勘与国防工业等领域和其它现代高新技术领域，而且还逐渐开始应用于宝石、医疗器械和复合非金属硬脆材料等众多新领域，社会对金刚石工具的需求量正在逐年大幅增加[1]。因此，3D打印技术制造金刚石成为了一个新的研究方向。本文对3D打印技术制造金刚石工具的可行性进行了研究，以期为这方面的研究提供一些参考。

1.3D打印

3D打印，即快速成型技术的一种，它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。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正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、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、强制以及其他领域都有所应用[2]。

3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。

3D打印技术本身并不复杂，关键是使用的耗材。3D耗材的扩展，决定了3D打印机的能力边界。然而就目前而言，3D打印的耗材并不广泛，主要有ABS塑料、PC工程塑料，以及金属粉末、木材、蜡、石膏粉等[3]。虽然3D打印机可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印，但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外，3D打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持我们在日常生活中所接触到的各种各样的材料。目前，研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展，如掌握核心3D打印机技术的Objet公司，目前已经研究出可以使用的14种基本材料，并在此基础上混搭出107种材料。而两种或以上材料的混搭使用，使上色也成为现实。可以预见的是随着耗材的不断拓展，3D打印的应用会越来越广泛。

2.金刚石工具

金刚石工具是指用结合剂把金刚石(一般指人造金刚石)固结成一定形状、结构、尺寸，并用于加工的工具产品。广义地，金刚石研磨膏、滚压锯片、冷镶金刚石拉丝模、冷镶金刚石刀具、钎焊金刚石复合片刀具等，也都属于金刚石工具。

按照结合剂的不同，金刚石工具可分为以下几类：金属结合剂金刚石工具、电镀结合剂金刚石工具、树脂结合剂金刚石工具、陶瓷结合剂金刚石工具等[4]。金属结合剂工艺分为烧结、电镀和钎焊等几类。 1.金属结合剂金刚石工具

金属结合剂金刚石工具是以金刚石为切磨材料，以金属粉末为结合剂，利用粉末冶金的方法，经过压制成型、烧结以及必要的加工而成的一类制品。 2.电镀金属结合剂金刚石工具。

电镀金属结合剂金刚石工具是通过电镀的方法，经过金属电沉积过程，将一层至数层金刚石牢固地镶在金属基体上的一种制品。 3.树脂结合剂金刚石工具树脂结合剂金刚石工具是以树脂粉为粘结材料，并加入填充材料，经过热压、硬化及机加工等工艺制成的、具有一定形状的金刚石磨削加工工具。 4.陶瓷结合剂金刚石工具

陶瓷结合剂金刚石工具是利用磨料(金刚石、碳化硅等)、玻料(硼酸、氧化锌、石英、云母等)、非玻料(粘土、A1：0，等)、着色剂(红色加Fe：0。、绿色加Cr20。等)、临时粘结剂(糊精、水玻璃、液体树脂等)混合物，经过成型、烧结、修整、修锐等制造工艺形成的一种金刚石磨削加工工具。

金刚石具有坚硬性，故制成的工具特别适合加工硬脆材料尤其非金属材料，如石材、墙地砖、玻璃、陶瓷、混凝土、耐火材料、磁性材料、半导体、宝石等;也可以用于加工有色金属、合金、木材，如铜、铝、硬质合金、淬火钢、铸铁、复合耐磨木板等。目前金刚石工具已广泛应用以建筑、建材、石油、地质、冶金、机械、电子、陶瓷、木材、汽车等工业。

3.3D打印技术制造金刚石工具的优缺点

利用3D打印技术制造金刚石工具在技术上已经能够实现，不同的金刚石工具可以运用不同的3D打印技术制造。本文以制造孕镶金刚石钻头为例，制造的整体过程如下：

1.三维设计

先通过计算机上的建模软件建立所需的金刚石钻头的模型，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、粉状或片状的合金材料将这些截面逐层地打印出来形成胎体，逐层打印时合理的加入金刚石颗粒。

3.激光烧结

为了能够使各层形成一个牢固的整体，在各层截面可以采用直接金属激光烧结的方式，从而制造出一个实体。

与传统的金刚石工具制造方法相比，3D打印技术制造金刚石工具有着极大的优点，也有着致命的缺点。

优点： 1. 制造复杂结构的金刚石工具不额外增加成本; 2. 制造金刚石工具时可以一步到位，不需多道工序; 3. 可以按需打印，零时间交付;

4. 一台3D打印机可以制造多种形状的产品; 5. 降低了对工人技能的要求。缺点：

1. 成本高昂。3D打印所需的材料价格较高，3D打印机也较昂贵，致使成本高昂。

2. 质量达不到要求。由于3D打印制造的金刚石工具并非整体成型的，所以金刚石工具的力学物理性质达不到要求，使用时损坏率极高。 3. 难以量产。3D打印制造金刚石工具只能一个或几个同时制造，难以大批量生产。

4. 精度较低。很多金刚石工具对精度的要求很高，而现今常用的3D打印技术精度只能达到0.1毫米，难以达到要求。

因为以上的几个缺点，所以以现在的3D打印技术只能造出少量可看不可用的金刚石工具。

4.结论

3D打印技术制造金刚石工具是难以应用于大量生产，而且受材料的限制，可以生产的产品很少，即使生产出来的产品，质量也难以保证。但随着3D打印技术的进步，3D打印技术制造金刚石工具终将实现。尽管如此，3D打印技术制造金刚石工具也更适合一些小规模制造，尤其是高端的定制化产品，而非大批量的生产中。