3D打印技术用于土木工程论文

摘要：自20世纪90年代中期，3D打印技术出现在人们的视野开始，全世界对于它的关注与讨论越来越热，甚至将其称为第三次工业革命。中国作为全球第二大的经济体，紧跟时代潮流，大力推动3D打印产业的发展。但是3D打印本身存在一些硬伤严重阻碍了它的发展。这些都值得我们深思以及寻找解决之道。下面是小编精心推荐的《3D打印技术用于土木工程论文 (精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

3D打印技术用于土木工程论文 篇1：

找寻3D打印技术中的投资机会

3D打印（又称三维打印，英文是3D printing）是一种打印方式，它打印出来的不是平面图案，而是一个三维物体。三维打印技术是一种快速成形的技术，主要是运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过多层打印的方式来构造对象。在模具制造、工业设计等领域，3D打印主要用于建造模型，而现在正在向产品制造方向发展，形成“直接数字化制造”。一些高价值应用（比如髋关节、牙齿、飞机零部件等）已经有打印而成的零部件出现。

简单地说，3D打印机是这样工作的：先用计算机建立所需打印物体的三维模型，然后把模型分成多层结构，用机器将原料（目前而言通常是金属或塑料）熔化，再运用喷墨打印机的工作原理，使熔化材料从喷嘴喷出，从而打印出多层结构的第一层，然后是第二层、第三层……逐层叠加，当所有层都打印完时，所需要的物体就出现了。该技术被应用在珠宝、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、土木工程以及许多其他领域。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。进入新世纪以来，这类机器的销售有了快速增长，其价格则出现大幅下降。3D打印制造物品所需要的，只是一台3D打印机、原材料和控制打印机的软件。用软件画出模型，把原料加入打印机，点下“打印”选项，过一会儿就可以拿到新鲜出炉的物品了，这就是这种打印方式的惊人之处。

流水线改变了生产制造的方式，从而使世界进入了现代化时代。同样，3D打印也可能使人类生活进入一种新状态。工程师和设计师们使用3D打印机已经有数十年了，但大多数情况下，只是为了能在产品大规模生产之前快速而廉价地得到其原型，从而摆脱价格昂贵且效率低下的模具制造的束缚。随着能够处理的材料越来越多，3D打印机开始更多地被用来生产成品。研究3D打印的人们喜欢用“加法”或“减法”对传统工业制造进行分类。在工业界，使用3D打印机生产被称为“加法”制造，这种方式与使用切割、钻孔和金属蚀刻这些需要用车床等工具对材料进行加工的“减法”制造完全相反。加法制造过程中所需的原材料很少，而且3D打印机由软件驱动，无需费时费力地重新调整机器，就可以很容易制造出不同部件。3D打印这种所需材料更少、生产流程更简单的特点是传统制造方法无法比拟的。

将3D打印设备称为“打印机”，是参照其技术原理的结果，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。随着这项技术不断进步，现在已经能够生产出与原型的外观、感觉和功能极为接近的3D模型。对于生产者来说，3D打印技术可大幅降低成本，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身需求量身定制产品。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，把电子模型变为实物，其优点是大大节省工业样品制作时间，而且可以“打印”造型复杂的产品。许多专家认为，这种技术代表制造业发展新趋势。

3D打印的优势

3D打印技术能够改变制造业，因为它降低了产品的成本和生产风险。3D打印不需要庞大的机器、巨大的厂房，企业因此就不需要一直扩大生产规模，以赚取巨大的固定资产投资。不仅如此，3D打印还能够大幅减少原材料消耗并减少对装配人工的需求，因此是一种耗能低、污染低甚至无污染的生产方式。

当今世界，大量同质化的产品有时会不受消费者欢迎，尤其当很多东西都可以通过3D打印量身定制之后，传统的制造方式将被逐步淘汰。能够定制化、小批量生产而几乎不增加成本，是3D打印的一个巨大优势。在消费者追求个性化的当代社会，此种方式能够很好地迎合消费者需求。

对发达国家来说，它们这种用规模化、机械化的加工方式取代需要人工精密加工的生产步骤，可以减少对人工的依赖，减少运输费用，单位人员的产出会更高，从而减少对发展中国家制造业的依赖，

将来人们会看到，消费者能在家中像下载音乐一样下载产品模型，然后打印出来；或者在当地的3D打印中心，根据自身的喜好设计出各种产品。这样的情景可能很遥远，但技术发展的速度经常是不可想象的，一场新的工业革命可能即将来临。

可能很多人以为，3D打印就是在电脑上设计一个模型，不管内面和结构多复杂，只要摁下“打印”按钮，3D打印机就能打印出一个成品。这个想法其实不正确，因为真正设计一个模型，特别是一个复杂的模型，需要大量工程、结构方面的知识，需要精细的技巧，并需要根据具体情况进行调整。以塑料熔融打印为例，如果一个复杂部件的内部没有设计合理的支撑，打印出的成品很可能会变形。媒体喜欢将3D打印机描述成产品打印完毕就能直接使用的神器，可事实上，产品制作完成后还需有一些不可避免的后续工艺：或打磨，或烧结，或组装，或切割，这些过程通常需要大量的手工工作。

都说3D打印能给人们巨大的生产自由度，能生产前所未有的东西，可直到目前，几乎还没有这种市场“杀手”级别的产品出现。用3D打印机小规模做些饰品、艺术品是可以的，做逆向工程也是可以的，但要谈到大规模工业生产，3D打印还不能取代传统的生产方式。如果3D打印能生产出其他工艺无法生产的产品，而这种产品在某些性能方面有极大提高，或是能够极大改善消费者的生活品质，或许能促进3D打印机实现更快普及，但目前这方面还不尽如人意。

发展瓶颈

目前，3D打印技术面临的发展瓶颈主要有以下几个：

首先是价格因素。大多数桌面级3D打印机的售价在2万元人民币左右，国内的一些仿制品价格虽然可以低至6000元，但据代理商透露，国产低价3D打印机的生产质量很难有保障。另外，桌面级3D打印机仅能打印塑料产品，因此使用范围非常有限。而且对于家庭用户来说，3D打印机的使用技术要求仍然很高。因为使用者必须懂得3D建模，然后将模型数据转换成3D打印机能够读取的格式才能进行打印。

其次是原材料因素。3D 打印不是一项高深的技术，它与普通打印的区别就在于使用材料不同。以色列的3D打印机制造商 Object是掌握打印材料品种最多的公司。目前，它已经可以使用14 种基本材料，还能在此基础上混搭出 107种材料。但与大千世界为人类提供的材料品种相比，这个种类规模还相差甚远。不仅如此，材料的价格也是个问题，便宜的材料每公斤几百元，而最贵的材料每公斤售价可达4万元左右。

第三是社会风险成本因素。如同核反应既能用于发电，但又具有可怕的破坏力一样，3D打印技术在发展初期已让人们看到了一系列隐忧，而未来进一步的发展也令很多人有所担心：什么都能彻底复制，想到什么就能制造出什么，听上去很美的同时，这种不受控制的创造也着实令人恐惧。

3D打印是一层层地制作物品，想把物品制作得更精细，就需要减小每层的厚度；想提高打印速度，就需要增加层厚，而这势必影响产品的精度。在生产同样精度的产品时，与传统工业生产相比，3D打印没有成本优势，尤其是没有时间成本和规模成本优势。

现在3D打印机市场百花齐放，如同处于战国时代，导致机器品质参差不齐。目前3D打印机缺乏统一的制造标准，致使同一个3D模型在不同的打印机上打印时，得到的产品可能大不相同。此外，打印原材料也缺乏标准，3D打印机生产商都想让消费者购买自己提供的打印原料，以便获取稳定的收入。这种做法可以理解，毕竟普通打印机的打印原料也是采用这种模式供给的。但问题在于3D打印机生产商所用的原料一致性太差，从形式到内容千差万别，这让材料生产商很难与之合作，因为研发成本和供货风险都很大，从而难以形成产业链。表面上看，是3D打印机捆绑了3D打印材料，事实上却是材料捆绑了打印机，这非常不利于降低成本和抵抗风险。

应用领域

3D打印技术迅速兴起，成为炙手可热的新型产业，它可以打印的立体产品种类正迅速增加。3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。以色列的Object公司认为，对3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天、国防、医疗设备、高科技、教育以及制造行业。

2011年6月，欧洲一位患有慢性骨骼感染病的83岁老人，换上了由3D打印机“打印”出的下颚骨，这是世界上首个使用3D打印技术制作人体骨骼的案例。据国外媒体报道，在不久的将来，外科医生们或许可以在手术现场利用打印设备打印出各种尺寸的骨骼来使用，用于替代真实人体骨骼的打印材料也正在紧锣密鼓地研制，在实验室测试中，这种骨骼替代打印材料已经被证明可以支持人体骨骼细胞在其中生长，其有效性也已经在老鼠和兔子身上得到了验证。未来数年内，打印成的、质量更好的骨骼替代品或将帮助外科医师修复病人损伤的骨骼，帮助骨质疏松症患者恢复健康，也可以用于牙医诊所。

为了打印骨骼替代品，来自华盛顿州立大学的机械和材料工程师萨斯米塔·博斯（Susmita Bose）和她的同事们对可从商业销售渠道获得的ProMetal 3D打印机进行了测试。这种3D打印机会在一层粉末基底之上逐层喷洒原材料胶粒并逐层成型，每一层的厚度仅相当于人的头发丝宽度的一半。使用这台打印机制造的骨骼支架的主要材料成分是磷酸钙，其中还额外添加了硅和锌以增强其强度。当它被植入人体内之后，可以暂时起到支撑骨骼的作用，并在此过程中帮助正常的骨骼细胞生长发育，由此修复之前的损伤，这种材料最终可以在人体内自然溶解。科学家们花费了4年时间才找出这种合适的材料配方，使用的技术涉及到化学、材料学、生物学和工艺科学等诸多学科。

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打印技术做出了适用于学术研究的3D化石模型。模型不但保留了原化石所有的外在特征，同时还能按比例缩减，更适合研究使用。在微软的3D模型打印车间中，当产品设计出来之后，用3D打印机制作模型，能让设计制造部门更好地改良产品，从而打造出更出色的产品。

博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能让艺术或文物有机会影响更多的人。因为托马斯·杰斐逊雕像的原件要送到弗吉尼亚州展览，史密森尼博物馆就将一个巨大的3D打印替代品放在了雕像原来所在的位置。

在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印建筑模型的思路。这种方法快速、成本低、环保，而且模型制作精美，完全合乎设计者的要求，还能节省大量材料。制造业也需要很多3D打印产品，因为从某些方面来说，3D打印在成本、速度和精确度上都比传统制造好很多。

现在，研究人员已经开始尝试用巧克力做原材料来打印了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用3D食品打印机“打印”出来的。当然，这种打印食品的售价可能会比传统食品贵很多倍。

汽车行业中同样有3D打印机发挥作用的领域。并不是说汽车可以直接用3D打印机打印出来（或许未来这也是有可能的），但汽车制造商在进行安全性测试等工作时，可以将一些非关键部件用3D打印出的产品替代，在获得效率的同时降低成本。

一位名叫恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家称，他已经与建筑大师诺曼·福斯特（Norman Foster）和阿尔塔空间公司（Alta Space）的科学家进行过讨论，希望能设计出一种可以用月球尘土做原材料的打印机。届时，就可以在月球上用这种打印机快速建造出人类的月球基地。

预计到2050年，3D打印技术将能制造出飞机。据飞机制造商空中客车公司（Airbus）的设计师透露，该公司的3D打印飞机计划预计可在2050年前变成现实。据《福布斯》杂志报导，此计划会使用体积为机库大小的3D打印机制造飞机零件。空中客车公司的员工巴斯蒂安·谢弗（Bastian Schafer）描述了他的构想：这架飞机长80米，曲面机身由透明材质制成，乘坐这种飞机的乘客会感到自己彷佛正在云端翱翔。

行业现状

如果未来3D打印技术能走进我们的生活，将提供无数的商业机会，包括3D打印设备制造、打印材料制造、应用软件和服务等。环顾我们生活中的四周，绝大部分消费品都可以用3D打印技术制造。据相关机构统计，到2015年，3D打印行业的市场容量至少可达到1600亿美元。

3D打印产业分为3D打印设备制造、材料制造和相关的应用软件和服务三个部分。3D打印机是整个产业的基础，随着产业的发展，无论是家用的桌面3D打印机还是制造业使用的3D打印机的需求量都会大大增加。在这个领域，未来会呈现传统巨头与新兴企业并存的局面。在消费市场，各种打印材料的性质完全不同，制作出的产品也可能无奇不有；而在工业市场中，可能每一个项目都要由不同的3D打印机来完成。因此，3D打印设备制造商将面临非常细的市场区分和极高的定制要求。

现在这个行业还未出现明确的领导者，参与者有一直从事3D打印的科技公司，也有惠普这样的传统打印行业巨头。目前3D打印机与传统喷墨打印机可以说是一脉相承，但随着技术的发展，两者可能会体现出越来越多的区别，也可能有越来越多的企业进入这个行业。

在3D打印材料制造领域，将诞生专业的材料提供商。打印材料是3D打印产业的核心部分之一，材料技术的发展水平直接决定着3D打印机的制造能力，决定着打印出的产品能否完全取代传统制造业生产的产品。材料制造商追求的目标是：更好的材料质量，与之匹配的打印技术，像现在的打印机墨盒一般廉价且方便使用。

目前，打印材料制造行业的主要参与者还是各家设备制造商。但与传统打印行业耗材单一、技术含量不高的特点不同的是，3D打印需要使用各种高技术材料。因此，专业的材料提供商未来也必然会成为这个行业中的重要成员。

与3D打印相关的应用软件与服务的需求潜力十足，其市场之大可能超出想象。应用软件用于控制3D打印机，软件使用平台的易用性对3D打印产业有巨大影响。现在的3D建模软件较为复杂，售价昂贵而且普通用户难于使用。如果能让用户快速、方便地建立自己需要的模型，比如在平板电脑、智能手机等平台上开发各种与3D打印有关的应用，让消费者能随时随地打印出自己的灵感，3D打印的需求肯定会迅速提升。在这方面，总部位于荷兰的创新制造公司Shapeways提供了一个很好的模式：消费者将3D模型图甚至是2D图片上传到公司网站，公司就能制造出相应的饰品，然后邮寄到消费者手中。消费者甚至还可以在网上出售自己创造的3D模型。

3D打印在国内外都得到了高度重视，机器本身并不是技术推广的难点，但其是否会成为未来制造业的发展方向，仍需要时间检验。但可以确定的是，在军工、航天、科研等不在意投入产出比的行业中，3D打印已经得到了很多的重视。从3D打印产业链来看，未来有很多方面都具有发展潜力：

在输入端，3D图纸设计最具有发展潜力。无论三维打印发展到何种地步，图纸设计都是无法取代的。此外，三维设计软件、图纸设计服务、扫描软件以及扫描设备制造领域都可能有较大的发展。

在制造端，与打印机相关的行业都有发展潜力。作为行业的核心，3D打印机生产的发展已基本走上正轨。例如，3D System公司研发了应用于不同行业的使用不同材料的打印机，净利润率可达到15%左右。目前来看，3D打印机的瓶颈仍然是多种混合材料打印，如果能够发现更多成本低、易于应用的打印材料，可极大地扩展3D打印的应用。

在服务端，3D打印服务同样具有发展潜力。打印服务目前在美国已有应用，建立的连锁打印服务机构不免让人想起当年的柯达彩印店；日本也推出了根据孕妇B超结果打印胎儿模型的服务。将类似的应用推而广之不难发现，打印服务必然拥有广阔的市场。

中国的3D打印市场

成立于2009年的杭州铭展网络科技公司是3D 打印机的生产者和代理商。公司是三维立体打印机生产商3D Systems 部分产品的中国区代理服务商，同时也基于开源3D打印技术制造出了个人3D打印机系列，发展目标是批量生产经济型家用打印机，以方便设计师、工程师、科技人员甚至普通爱好者的使用。此外，铭展还建立了“我爱3D”设计作品分享社区，让更多人参与3D打印作品的创新和分享。

南京宝岩自动化有限公司自主研发了3D打印机，既有可打印手机座、茶杯、梳子等生活用品的家用型版本，也有冰柜大小的大型彩色3D打印机，可用于打印齿轮、螺帽及零部件等模型，市场售价在1万～25万元之间。

实威国际的总部位于台北，这家软硬件及顾问服务解决方案提供商经营3D打印机相关软件，其产品涉及3D设计软件、3D产品文件编写，可以加强客户建立2D、3D图档和动画的能力。在2012年8月举办的台北国际模具暨模具制造设备展上，实威国际展出了Solidworks系列软件，这种3D 产品设计软件可以帮助制造业企业缩短研发时间。

3D打印机的市场需求增长迅速，市场规模不断矿大。目前，国内的3D打印主要集中在家电及电子消费品、建筑、教育、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意、文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。据业内人士估计，3D 打印机在国内企业的装机量在400台左右，2010年以来的年增速均在70%左右，市场规模超过1亿元。

因为3D打印的制造方式与传统方式完全不同，所以从原材料处理、成品制造到相关服务都可以被纳入3D打印产业链中。保守估计，国内这些行业的年产值能达到人民币5万亿元以上。

作者：刘变兰

3D打印技术用于土木工程论文 篇2：

浅谈我国3D打印行业发展与问题研究

摘 要：自20世纪90年代中期，3D打印技术出现在人们的视野开始，全世界对于它的关注与讨论越来越热，甚至将其称为第三次工业革命。中国作为全球第二大的经济体，紧跟时代潮流，大力推动3D打印产业的发展。但是3D打印本身存在一些硬伤严重阻碍了它的发展。这些都值得我们深思以及寻找解决之道。

关键词：3D打印；中国；问题

一、3D打印简介

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，它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，也被称为增材制造。在它出现之前，人类历史上使用的都是减材制造，也就是通过车、钳、刨、铣等方式将原料中不需要的部分去除掉，最后得到需要的成品。3D打印技术则是一种堆叠的生产方式，通过计算机指挥一个喷嘴一层一层喷出原材料进行叠加制造出产品。它与前者相比，有几个不可比拟的优点：首先是节省成本，有多少原材料用多少原材料，不会存在边角料的浪费现象；其次是智能控制，可以打印出任何形状甚至是人力无法完成的产品，从而也节省人工成本。对于最看重成本的工业社会，3D打印的出现无异于一场颠覆性的革命。

二、3D打印在我国的发展现状

3D打印技术是我国制造行业与国外先进水平差距较小的技术之一，甚至于在3D打印技术的研发上，我国在某些领域还处于世界领先地位，如利用选择性激光烧结（SLS）技术制造大型零部件这一项，我国掌握的技术是全球最先进的。国内许多企业也致力于3D打印设备的研发与制造之中。

但是，目前我国3D打印在产业化上与国际上其他发达国家依然存在差距：从企业销售额方面看，欧洲国家的3D打印企业的销售额约为10亿元（人民币），美国3D打印企业营收约为30亿元，而中国的企业收入别说过亿元，过5000万元的企业都寥寥无几。从产业规模方面看，2012年全球3D打印行业的总产值是120-130亿元，中国为8-9亿元；2013年世界3D打印行业的市场规模约为200亿元，中国约为20亿元。2014年中国3D打印的产值约为40亿元。预计2016年，全球市场规模规模将突破100亿美元，国内100亿元人民币。2020年前，3D打印技术将全面实现产业化。中国3D产业的发展速度相对而言还是比较快的。

中国极其看重3D打印的发展，政府对于将3D打印设为国家重大科技项目建议作出重要批示。科技部也将3D打印编入《国家高技术研究发展计划（863计划）》、《国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》。2015年3月28日，博鳌亚洲论坛2015年年会还举行“3D打印、数字制造与第三次工业革命”分论坛。

我国对3D打印的发展目标包括：到2017年初步建立增材制造（俗称"3D打印"）技术创新体系，培育5至10家年产值超过5亿元、具有较强研发和应用能力的增材制造企业；并在全国形成一批研发及产业化示范基地等。在政策措施上，国家将加强组织领导，加强财政支持力度，并支持3D打印企业境内外上市、发行非金融企业债等融资工具。在3D打印的重点发展方向上，拟定了五大方向：一是金属材料增材制造，包括针对航空航天，核电、能源等机械零部件直接制造需求，研制钛合金、高温合金等金属材料；二是非金属材料增材制造；三是医用材料增材制造，例如针对牙齿、假肢、手术导板、手术辅助器械等方面需求，开发医用外部矫形器械专用材料等；四是设计及工艺软件；五是增材制造装备关键零部件。

与西方国家相比，中国3D打印的市场规模较小，这是缺点也是机会，意味着其中存在巨大的发展空间。未来几年的工作重心是开发3D打印的应用市场。工业3D打印的应用空间的扩大将会最为明显，而生物医药领域的应用则最被看好。全社会范围内将会不断寻找大量的传统制造业企业与3D打印技术的结合点。

三、3D打印在我国发展中存在的问题

（一）可供打印的材料有限，能够应用的行业也有限。虽然3D打印技术被《时代》周刊评为2014年25项年度最佳发明之一，但是目前技术的发展比材料的发展超前太多，3D打印只能做到使用PLA（生物降解塑料聚乳酸）、ABS树脂、橡胶、石膏、塑料、可粘结的粉末颗粒等进口材料，进口材料特别是金属受到国外市场控制，价格居高不下。

打印机水平尚未成熟，无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料，打印的材料相当有限，所能支持的行业也受到限制。3D打印适用于进行一些小规模制造，特别是高端定制产品，如汽车零部件制造、医用器官制造、机械模型制造等。3D打印技术虽然先后进入了各大行业，？目前仅能在珠宝、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、枪支以及其他领域的基础制造方面有所应用，离高精尖还有很长一段距离。

（二）3D打印机器要求高，费用昂贵。3D打印技术经过近二十年的发展，在复制物体的外在形态这方面已经达到相当高的水平，几乎任何静态的形状都可以被打印出来，但是动态捕捉以及清晰度始终是不尽如人意。对于资金相对雄厚的生产企业而言，这些问题在资金和技术的支撑下还是可以解决的。但是对于普通家庭，它的费用超出承受能力。

3D打印技术的费用相对于我国居民的消费水平而言是相当高昂的。全世界第一台3D打印机的售价为1.5美元，目前市场上主要有三大类3D打印机：第一种是个人型，体积较小，操作容易，要价1300-20000美元；第二种是专业型，要价20000-350000美元，主要使用者是工程技术人员，包括中小企业、大公司部门级的工程师、设计师；第三种是生产型，要价250000-950000美元，用于航空航天、医疗、汽车等领域。若要实现3D打印普及到大众，价格必须要下调，但在未达到规模经济之前，必定会与成本形成冲突。

（三）相关知识产权法律条款缺失，存在道德风险隐患。知识产权是经济时代的亘古不变的热点。在过去的数十年中，全社会对知识产权的关注在不断深化。3D打印技术避无可避也会涉及到这一问题，作为朝阳产业，缺乏对知识产权保护是最致命的打击。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。

3D打印的素材不断扩大，目前比较有争议的比如头盖骨、心脏等器官的打印等话题无时无刻都在刺激人类的神经。打印的内容违反道德或者是违反道德但是不违法法律规律是很难界定的，社会舆论还需要很走很长的路、花很长时间才会形成对这些新生事物的热同感。

（四） 产业化程度低，缺乏正确的商业模式。3D打印适用于个性化与定制化生产，适合生产小规模和有特色的产品，这些特点也导致了国内整个3D行业尚处于一个整合度较低，比较无序的阶段。企业规模普遍较小，研发力量不足。缺乏规模较大的企业起领导作用，这大大制约了3D打印在国内的大规模商业化进程。更致命的是，中国3D打印行业沿用了传统制造业商业模式，生产设备卖设备，先把设备生产出来、推销出去，而不是根据市场和用户的需求进行量身定做，生产和消费严重脱节。除此以外，3D打印的发展还要解决环境问题、人才培养问题等。

四、3D打印在我国发展的建议

3D打印技术已然显示出巨大的发展潜力，但它在实现产业化和社会广泛应用上还有很长一段路要走。中国的3D打印的发展不仅需要政府投入资金、减免税收、完善法制，还需要行业和企业进行改革，深化商业模式，抱团合作，形成产业集群，产生规模经济。为推动和促进中国3D打印发展，在此提出特以下几点建议：

（一） 政府方面，加大对3D打印产业的扶持力度，完善知识产权法的建设，构建良好的法律环境。融资方面，推动设立3D打印产业发展资金，鼓励金融机构开展多种形式的首台套保险业务，建立支持3D打印发展的多渠道、多元化投融资机制，引导创业投资和股权投资向3D打印领域倾斜，鼓励民营资本进入3D打印领域等。

税收方面，探索相关税收优惠政策。如对消费者、使用者和对采购企业进行政府补贴和增值税抵扣，以扩大国内市场需求。

知识产权方面，国内对3D打印行业的监管不足，3D打印技术已然打印出材料特殊且具有杀伤力的枪械，能够躲避电子探测器等安检设备，对社会产生极大的危害。再者，3D打印技术的便捷性和易传播性，使得各种有危害的山寨产品被生产并且流通，严重妨害公共安全，保护知识产权的重要性凸显，所以我国宜及早制定3D打印技术相关法律，政府对3D打印产业加强政策引导和监管，规范和保证3D行业的健康发展。

（二） 行业方面，积极转变产业模式，抱团合作。目前，我国3D打印行业中的企业都还比较弱小，这种情况下要避免单打独斗，以免两败俱伤。3D打印行业中如果出现一家独大的情况，管理成本、生产成本、推广成本、科研成本数额会是惊人的，这都不利于企业的发展壮大。初级发展阶段。3D打印行业应建立产业联盟，利用联盟的平台共享资源，集中打开应用市场。如通过产业联盟所有的会员企业可以抱团申报工业用地，争取一些相关的利好政策，以及人才基地、研究基地、商业配套中心、生产基地等。3D产业联盟还可以通过共享行业信息、市场信息以及技术信息，扶持所有会员企业。同时，产业联盟也可以组织会员进行定期管理交流，整个行业共同攻克技术难题并提升技术水平、共同建立科学合理的价格体系，向社会提供满足消费者需求的产品。

（三） 企业方面，与高校、研究机构合作，建立产、学、研一体化。我国的3D打印处于初级发展阶段，而且技术攻关主力军集中在高校，如清华大学、西安交大、华中科大等。高校衍生出一系列优秀的3D打印企业，如北京殷华、武汉滨湖、陕西恒通等。但是，市场上资金实力较为雄厚的企业参与度比较低，不利于资源的优化配置和优势互补。国外的情况却恰恰与我国相反。

3D打印企业应该依托于高校以及研究机构，建立产业创新联盟。高校进行基础研究，研究所专攻应用型研究，企业主致力于产品化，实现产、学、研一体化。在此基础上，企业积极创新，推动产业升级转型。

中国3D打印行业还有很长一段路要走。但是，只要把握发展机遇，政府充分发挥统筹调控的作用，通过政策扶植和资金投入，行业间抱团合作并形成集群效应，企业与高校通力合作，3D打印一定会让中国在新一轮的国际产业竞争中占得鳌头。

参考文献：

[1] 王雪莹.3D打印技术与产业发展的前景分析[A].中国高新技术企业，2012（26）：186.

[2] 第三次工业革命[J].经济学人（英），2012-4-21.

作者：唐萍

3D打印技术用于土木工程论文 篇3：

蒋晓庆：第三维度里的“私人定制”

2013年初，蒋晓庆经营的Love Me3D人像艺术馆开张了。直到现在，这也是中关村目前仅有的一家3D打印照相馆。艺术馆里没有柔光箱和反光板，装饰墙上简单地摆放着几个新近打印的3D人像，主要设备是一台3D扫描仪和几台3D打印机。正是这几台设备让人像从二维平面跃然而起，成为立体的三维雕塑。

从开始规划、设计3D打印照相馆到现在的业务稳步向前推进，时间已过去了一年之久。从最初“藏”在北京理工大学留创园里埋头搞研发，到现在向社会宣传自己，蒋晓庆的自信一直在以加速度向上提升。

记者初见蒋晓庆是在园区举办的3D打印技术沙龙上，当时他与另一位创业海归尚原硕向大家讲述了3D打印技术的发展与未来方向。蒋晓庆是3D打印的痴迷者，他坚信这一市场有广阔的发展空间，希望通过3D打印的创意产品及服务，在未来的3D打印细分市场里闯出一片天地。最终，他选择了3D打印照相这一领域。用他的话说，3D人像是一种情感投资，如果能引领消费潮流，最终会像拍婚纱照那样成为人们的刚性需求。

“拍一张立体照片”

蒋晓庆是北京云启信息技术有限公司创始人，美国密歇根大学工商管理硕士、美国圣约瑟夫大学计算机硕士。1998年，他从浙江大学毕业后，就搭上了去美国的航班，开始了十几年的留学和工作生涯。回国创业之前，他是美国微软总部的产品总监，负责全球范围的市场战略和产品营销，领导国际化团队，多次成功运作跨国市场的产品营销活动。在这之前，他还在美国某家财富500强公司担任技术总监，负责科技产品研发，成功管理开发过用户数千万级的软件产品。

在美国，他有自己的房子和车子，有收入不错的工作，算是名副其实的中产阶层。他却不甘平庸，希望通过创业来激发自己更多的潜力。

“当时，我面临两个选择，结婚生子或是换一个职业跑道。”他说自己不习惯总做一件事情，天性是一个喜欢折腾的人。即使家里人都搬去了美国定居，他还是选择辞去了微软的工作，于2010年回国创业。

与美国相对稳定的发展节奏和空间相比，中国的变化速度快，是创业者的伊甸园。这也是蒋晓庆不顾美国的家人反对，执意回国的原因之一。

回国后，他创办了北京云启信息技术有限公司，最初的业务定位是家装电子商务，尝试了一段时间后，又将业务跑道调整为3D打印照相。

即使到现在，3D打印对人们来说只是一个概念，没有多少人能够深入地触及到它。

早前有人谈到，3D打印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。与以往制造方式不同，3D打印是通过增材制造，使产品外形更精细。它的神奇之处在于，只要这个东西有形状，就能打印出来。

据了解，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。3D打印技术在珠宝、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、军工以及其他领域都有所应用。

与传统成型工艺相比，3D打印有速度快、造价低等优势，使得这一技术从20世纪80年代后期起，开始被广泛应用于工业设计、建筑、汽车、航空航天、医疗等领域。

工业3D打印机的应用范围广泛，能打印工业模型、建筑模型、医疗生物、运输模型、文化创意品等。3D打印机可随时设计、随时打印，除去一次性购置3D打印机的费用外，耗材的费用是相对固定的。

目前在市场上，3D打印机主要使用“PLA”可降解物质、“ABS”塑料、石膏、光敏树脂等耗材。根据所需物品，耗材使用也有所区别。如，打印人偶使用石膏；打印一些精度不高的小模型，使用“PLA”可降解物质；打印义齿模型，使用陶瓷粉。

有媒体报道，3D激光打印技术可以将平面照片立体化后激光雕刻在水晶内部，放在家里当装饰品。这样的3D激光照片水晶摆件售价两三百元，市民还是承受得起的。此外，像花盆、笔筒、杯子、小玩具等，也可以通过3D打印机打印出来，放在家中使用。

作为3D打印技术最贴近民用的领域，3D打印照相已经被业内作为占领市场的突破口。随着3D打印技术的成熟和市场对3D打印的需求日益增大，不管是民用级产品还是各行业专业领域对3D打印未来前景的支持，3D打印已经改变了人们的生活质量，体现了人们对智能科技生活方式的一种追求。

用3D打印技术打印一个自己的微缩版，相当于给自己拍了一张立体照片。“如果打印人像，表情、衣裤折痕，都能看得一清二楚。”蒋晓庆对记者说，自己对3D打印的市场前景很看好。

“它不是一个功能性产品，而是一个情感性产品，是人们各种情感的代表和寄托。”他甚至畅想，未来每家每户是否会将这种立体雕塑摆放在家里？他给自己制定了一个时间表，用三年左右的时间攻克这一市场，让人们认识到3D人像的意义。

科技与文化相融合，碰撞出创意的火花，进入到人们的生活，同时改变他们的生活是蒋晓庆的创业理想。

为此，他不仅引进了国外先进的3D打印技术，还把自主研发的技术创新用于整个流程中，将先进技术本土化。他对扫描装置进行了创新和改良，使得3D扫描和打印方式更加简便。

为此，他和美国的创业伙伴合作编制了一套扫描程序，与其他店面的入侵式紧贴客户的身体拍照方式不同，蒋晓庆在拍摄间安放了一个圆形轨道，再将扫描器材固定在上面。扫描器材里面有自主研发的3D建模程序，能够通过不同的距离，准确地计算出身体的凹凸部位。人站在圆形轨道里面，扫描仪沿轨道转一圈，用时一分钟，拍照过程就完成了。接下来的工作，就交由工作人员来做了。用上三五天，经过成像、制作、上色、物流等程序，3D人像就到了顾客手里。

每一件3D人像记录了人们当时的神情、姿态与风貌。它的珍贵之处在于，当人们再次见到，那时那刻的旧时光已不复存在。它与二维照片的不同在于，照片记录的人生时刻需要很多角度、布景跟装饰。而3D人像是根据真人扫描得到的微缩雕塑，不需要前期的装饰与后期的美化，一切都是本人形象透过扫描仪映射在电脑软件中的一对一表现。

把消费者的个性喜好甚至故事场景用3D打印技术加以渲染，这样的3D人像看上去很能吸引消费者的购买欲望，相比传统的照片来说更加的生动。

就像有人说的那样，3D人像带给了每个人保留旧时光的权利，总有那么几个时刻不为永久只为时光停留。正是人们对记忆的不妥协以及对幸福的追求，催生了一个新的“时光机器”，为回忆而生，为幸福见证。

带动千亿摄影产业的联动升级

事实上，3D打印技术在欧美已有几十年的历史。2002年进入中国，经过行业内几年的洗牌和推广之后，在玩具制造、医疗器械、工业设计、电子产品制造等行业已有应用。

其中，婚纱人像作为3D人像的最大应用，正在全球摄影界引领一股3D私人定制的新浪潮。有人预测，“这种个性化的定制消费，不仅已经获得越来越多的消费者认可，其快速增长的势头，也有望打破国内一直以来婚纱写真一统天下的格局。”尤其是80、90后的年轻消费者，普遍认同3D人像的新兴消费模式，3D打印婚纱人像定制消费开始风生水起，带动了上千亿的摄影市场。

据媒体报道，国内有一家3D打印摄影馆近半年相继在深圳、北京、西安等十几个大中城市成立了3D打印体验中心。可以说，近一年来，3D打印市场发展迅猛，武汉乃至全国其他市场每月都保持着数倍以上的增长率。

据国内一项针对影楼市场的调查显示，60.31%的消费者希望拥有个性定制的婚纱写真，57.43%的消费者希望能用3D打印婚纱人像纪念一生一次的婚礼。

另一项针对北京、武汉、深圳等十大城市的80后拍婚纱照的调查也显示，半年前新人选择3D打印婚纱定制人像的仅有2.3%，如今这一数据已增长至24.5%。这也说明3D人像艺术正在迅速进入消费者的视野，掀起一股新的生活潮流。

有业内人士预测，“虽然目前国内多数影楼仍然以婚纱写真为主要盈利方式，但是3D打印人像的特殊性将有力颠覆摄影行业当前的劳动密集型产业模式。而大批量制作、销售、低附加值的成品模式，也将逐渐步入到以创意和服务为主的高附加值定制模式，并引领一场行业内的颠覆性革命。”

虽然大家惶恐地认为，3D打印定制人像和传统影楼婚纱摄影的“战事”已经拉开，担阻碍3D人像艺术的因素仍然存在，例如人像价格的高企、消费者的认知、打印技术的不成熟等。

蒋晓庆向记者介绍，3D人像根据“个头”大小，价格从几百到几千元不等。而3D打印技术也需要不断地提升。在国内消费者的总体认知上，3D人像消费仍存在一定的距离感。

业内人士建议，“国内3D打印除了需要成熟的市场平台，还需要有完善的供应商和服务商体系。也就是说，从上游的设计、材料的开发和下游的制造、营销的推广，需要形成一条完整的产业链。而目前，国内3D打印企业的产业整合度较低，主导的技术标准、开发平台尚未确立，技术研发和推广应用还处于无序状态。”

截至目前，已经有蒋晓庆的同行已经与一些国内高校合作，研发国产彩色打印耗材，如果研发成功，将会在产品精度保持与国外材料同样品质的同时，造价方面将大大降低。甚至有人正在探索和尝试，以更为简便操作的姿态移植到移动设备上（IPAD、智能手机等），让更多的大众接触和轻松使用3D打印人像艺术。

“现在使用3D打印技术的主要是爱好者和有专业背景的人。我们希望有一些傻瓜化的软件，将3D打印技术普及开来。有一些3D打印机可以直接打印出电池，有可能以后产品生产线就用3D打印机来实现。”一家3D打印企业主如是说。

“3D打印机如果在家庭中广泛应用，会对孩子的动脑及动手能力有很大的提高，通过自己设计图形DIY，就能立刻打印出成品，对孩子的创新能力也有提高。”

只要是需要快速建模的，都能够使用3D打印技术完成快速、准确、一次性建模，大大缩短了产品开发的时间。“3D打印只需要几小时的工夫。”

蒋晓庆利用微博、淘宝、微信等渠道为他的3D人像艺术馆做了一些宣传，此外他已经着手寻找加盟商，立志将3D人像艺术馆开到国内的很多二三线城市里。

可以想见，在不远的将来，随着科学技术的发展，3D打印技术将更接地气，进入人们生活的很多领域。

作者：明星