201421190105-张超-3D打印技术最新进展综述

1、3D打印技术最新进展综述摘要：本文阐述了3D打印技术及其目前的发展现状，并且阐述它的主要应用领域。先是大致介绍了3D打印技术及其应用，然后就其优点进行了分析，并对其目前的限制因素进行了阐述。最后就其国内外发展状况进行了介绍。这篇文章有助于想从事3D打印研究的人员摸清方向，并对其有一个总体的了解。关键词: 3D打印；最新进展；研究现状一 .3D打印技术概况 3D打印（3Dprinting）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或增材制造1。 3D 打印是“增材制造”（AdditiveManufacturing）的主要实现形

2、式。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。传统数控制造一般是在原材料基础上，使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法，去除多余部分，得到零部件，再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。而“增材制造”与之截然不同，无需原胚和模具，就能直接根据计算机图形数据，通过增加材料的方法生成任何形状的物体，简化产品的制造程序，缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本。二. 3D打印的应用领域 3D打印技术具有广泛的运用领域，具体应用领域包括：1工业制造：产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证；制作模具原型或直接打印模具，直接打印产品。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

3、，也被用于企业的宣传、营销活动中。2文化创意和数码娱乐：形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影阿凡达运用3D 打印塑造了部分角色和道具，3D 打印的小提琴接近了手工艺的水平。3航空航天、国防军工：复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、机构的直接制造。4生物医疗：人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等。5消费品：珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY 作品的设计和制造。6建筑工程：建筑模型风动试验和效果展示，建筑工程和施工（AEC）模拟。7教育：模型验证科学假设，用于不同学科实验、教学。在北美的一些中学、普通高校和军事院校，3D 打印机已经被用于教学和科研。三. 国内外研究现状1. 国外现状：经

4、过十多年的探索和发展，3D打印技术有了长足的进步，目前已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。目前国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂直速率，并可实现24位色彩的彩色打印。目前，在全球3D打印机行业，美国3D System和Stratasys两家公司的产品占据了绝大多数市场份额。此外，在此领域具有较强技术实力和特色的企业/研发团队还有美国的FabHome和Shapeways、英国的Reprap等。3D Systems公司是全世界最大的快速成型设备开发公司。于2011年11月收购了3D打印技术的最早发明者和最初专利拥有者Z Corporation公司之后，3D

5、 Systems奠定了在3D打印领域的龙头地位。目前在欧美发达国家，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。另外，3D打印技术获得应用的领域是个性化消费品产业。如纽约一家创意消费品公司Quirky通过在线征集用户的设计方案，以3D打印技术制成实物产品并通过电子市场销售，每年能够推出60种创新产品，年收入达到100万美元。2. 国内现状：自20世纪90年代以来，国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发。清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面都有一定的科

6、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打印技术研发水平与国外相比还有较大差距。 近年来，国内如深圳维示泰克、南京紫金立德、北京殷华、江苏敦超等企业已实现了3D打印机的整机生产和销售，这些企业共同的特点是由海外归国团队建立，规模较小，产品技术与国外厂商同类产品相比尚处于低端。目前，国产3D打印机在打印精度、打印速度、打印尺寸和软件支持等方面还难以满足商

7、用的需求，技术水平有待进一步提升。在服务领域，我国东部发达城市已普遍有企业应用进口3D打印设备开展了商业化的快速成型服务，其服务范围涉及到模具制作、样品制作、辅助设计、文物复原等多个领域。与内地相比，我国港台地区3D打印技术引入起步较早，应用更为广泛，但港台主要着重于技术应用，而非自主研发。四. 3D打印技术的发展趋势 随着智能制造的进一步发展成熟，新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域，3D打印技术也将被推向更高的层面。未来，3D打印技术的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。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、多材料打印的

8、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，如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等，特别是金属材料直接成型技术有可能成为今后研究与应用的又一个热点；3D打印机的体积小型化、桌面化，成本更低廉，操作更简便，更能适应分布化生产、设计与制造一体化及家庭日常应用的需求；软件集成化，实现CAD/CAPP/RP的一体化，使设计软件和生产控制软件能够无缝对接，实现设计者直接联网控制的远程在线制造；拓展3D打印技术在生物医学、建筑、车辆、服装等更多行业领域的创造性应用。参考文献：1 乔益民3D打印技术在包装容器成型中的应用J包装工程，2012，33(22):68722 王运赣.三维打印自由成形M.北京：机械工业出版社.2012.3 孟剑.中国的3D打印机何时走出校园J.中国新时代,2012(12):90-91.4 伍咏晖,李爱平,张曙.三维打印成形技术的新进展J.机械制造,2005(12):62-64.5 杨小玲,周天瑞.三维打印快速成形技术及其应用J.浙江科技学院学报,2009(3):186-189.6 王灿才.3D打印的发展现状分析J.丝网印刷,2012(9):39-43.7 王雪莹.3D打印技术与产业的发展及