3d打印技术现状分析

第一篇：3d打印技术现状分析

3D打印技术的现状与发展

随着工业现代化的不断发展，传统的加工工艺已无法满足现代工业部件的加工需求，许多异形结构利用传统加工(包括五轴加工中心)很难加工或根本不能加工。随即3D打印机应运而生„„

3D打印机看似复杂，却很简单，也许你会为它神奇的能力而震撼，也许你会为它的高科技而惊呆，其实从1916年爱因斯坦提出激光原理时，已经为1986年第一台3D打印机的出现奠定了坚实的理论基础。说起3D打印机的原理其实一点也不复杂。

3D打印就是断层激光扫描烧结的逆过程，断层扫描就是把某个三位模型“切”成无数叠加的片;3D打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。其优势就是在于传统的加工方法是利用去除材料进行加工，而3D打印则是增加材料进行加工。这样与传统加工方式相比，3D打印机生产有材料利用率高，加工成型速度快，时间短，成型产品密度更均匀等优势，其中最大的优势在于不再受制于产品结构，只要设计师能想出的结构，3D打印机都能帮他实现。

传统的工业产品开发，往往是先开模具，然后再做手板，而运用3D打印技术，无需开模，可以把制造时间减少，费用降低，对成本更好的控制。而一些好的设计理念，无论其结构和工艺多么复杂，均可利用3D打印技术，短时间内制造出来，从而极大地促进了产品的创新设计，有效改善工业设计能力薄弱的问题。

3D打印需要依托多个学科领域的尖端技术，至少包括以下方面：

信息技术：要有先进的设计软件及数字化工具，辅助设计人员制作出产品的三维数字模型，并且根据模型自动分析出打印的工序，自动控制打印器材的走向。

精密机械：3D打印以“每层的叠加”为加工方式。要生产高精度的产品，必须对打印设备的精准程度、稳定性有较高的要求。

材料科学：用于3D打印的原材料较为特殊，必须能够液化、粉末化、丝化，在打印完成后又能重新结合起来，并具有合格的物理、化学性质。

3D打印机的应用领域及其广泛，从寻常百姓家的锅碗瓢盆，到关系到国家安全的国防事业，几乎各种领域都可以有他的身影。他的应用对象可以是任何行业，只需要这些行业提供3D数据模型或原型，3D打印机均可以加工。其中这些行业中对3D打印机需求较大的包括政府、航空航天、医疗设备、高科技研发、教育业以及制造业。

医疗行业：从2010年美国成功打印活体器官开始，似乎直接打印人体也并不是不可能，它更类似于克隆技术，他打印出来的活体器官不会与患者排斥。他还可以打印骨骼、牙齿等。我们可以预计在将来3D打印机的发展中，在医疗方面会引入一个全新的人体植入概念，让更多的患者看到希望。

产品研发：我们可以利用3D打印技术快速制造手板模型，这样不但保留原有结构的特征，同时还可以做比例缩减，缩短加工时间短，降低生产成本，减少产品改良时间，更适合产品研究开发。

建筑设计：在建筑业，工程师和设计师们已经开始使用3D打印机打印建筑模型，这种方法快速、低成本、环保，同时制作精美。完全符合设计者的要求，切有节省大量的材料和时间。

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。

、

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。

配件、饰品。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。

3D技术的国内发展现状

国内3D打印技术近几年刚开始发展，企业开始了解这种加工方式但不认可，一方面是由于企业不能摆脱传统制造业的思维方式，另一方面则是由于加工成本过高，部件不宜利用3D打印机进行批量生产。而且国内打印机的发展还有以下缺陷

1.缺乏教育培训和社会推广

目前，企业购置3D打印设备的数量非常有限，应用范围狭窄。更有一切企业根本不知道3D打印是什么样的东西。而在教育教学方面，机械、材料、信息技术等工程学科的教学课程体系中，缺乏与3D打印相关的必修环节，3D打印停留在部分学生的课外兴趣研究层面。得不到深入研究。

2.企业对技术研发投入不足

我国虽已有几家企业能自主制造3D打印设备，但企业规模普遍较小，研发力量不足。在加工流程稳定性、工件支撑材料生成和处理、部分特种材料的制备技术等诸多具体环节，存在较大缺陷，难以完全满足产品制造的需求。 3.产业链缺乏统筹发展

3D打印行业的发展需要完善的供应商和服务商体系、市场平台。供应商和服务商体系中，包含工业设计机构、3D数字化技术提供商、3D打印机及耗材提供商、3D打印设备经销商、3D打印服务商。市场平台包含第三方检测验证支持、金融支持、电子商务、知识产权保护等支持。而目前国内的3D打印企业还处于“单打独斗”的初步发展阶段，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。

而在国外特别是美国，3D打印技术要比在国内发展早，企业早已熟知这种可能对世界加工制造业带来革命的新技术。所以相较于国内，美国对3D打印技术的研发生产投资都远远胜于我国。

当前，全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮。发达国家面对近年来制造业竞争力的下降，大力倡导“再工业化、再制造化”战略，提出智能机器人(300024)、人工智能、3D打印是实现数字化制造的关键技术，并希望通过这三大数字化制造技术的突破，巩固和提升制造业的主导权，加快3D打印产业发展，可推动我国由“工业大国”向“工业强国”的转变。

3D打印的未来

英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文中，将“3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一”，这充分可以看出3D 打印机将来不是要取代某一个制造业，而是要取代几乎所有的制造业。未来你想要什么，只需下载图纸，按一下„打印‟键，就可以去喝咖啡听音乐了，剩下的所有事，请统统交给打印机。

未来的3D打印我们可以做什么?也许我们的房屋不在是人工建造的而是用3D打印机打印一个，我们不会受食物的匮乏而限制，想吃什么自己打;家里的常用物品不在需要购买，需要杯子自己打印一个，可以看出，3D打印会在将来给我们带来的便捷之处。

3D打印机的未来或将无所不能，只需要一个想法，一些材料，一台3D打印机，就能将脑中的一切转变为实体

高新区3D打印技术的发展设想和对策

采取财税金融政策上积极支持、积极引导建立行业协会，鼓励研发，加强教育培训等措施，进一步促进3D打印社会化推广。

——制定数字化制造规划，促进3D产业优先发展

建议将3D打印技术定位为生产性服务业、文化创意、工业设计、先进制造、电子商务及制造业信息化工程的关键技术和共性技术，将该产业纳入优先发展产业及产品目录。在财税金融政策上，鼓励企业投资、研发、生产和应用3D打印，支持3D打印设备的进出口。

——加强产业联盟、行业协会建设，推动3D产业协同发展

积极引导工业设计企业、3D数字化技术提供商、3D打印机及材料研发企业和机构、3D打印服务应用提供商组建产业联盟，利用有关学会、协会的平台加强研讨和交流，共同推动3D打印技术研发和行业标准制定。促进3D打印技术发展的市场平台建设，包括3D打印电子商务平台、3D打印数据安全和产权保护机制、3D打印及周边项目投融资机制等，促进产业可持续发展。

——加大科技扶持力度，提升3D打印技术水平

设立专项基金，重点推进数字化技术、软件控制、打印装置、材料技术等关键技术的研发。在研发扶持中，要注意建立公平、公正的研发绩效评估体系，鼓励各研发主体探索不同的技术路径。加强对3D打印产学研合作的支持，特别对实施产业化的企业在市场销售、社会推广上给予政策支持。

——加强教育培训，促进3D打印社会化推广

将3D打印技术纳入相关学科建设体系，培养3D打印技术人才。依靠行业协会、博览会、论坛等组织形式进行3D打印技术和周边应用的培训。在科技馆、文化艺术中心、青少年活动中心等公共机构进行3D打印技术的展示、宣传和推广。发展3D打印服务中心，推广3D打印技术应用，为发展3D打印产业积累应用经验。

第二篇：3D打印技术在中国的发展现状

姓名：陈芷杨 年级：13级机制2班 学号：201330230203 摘要：美国学者杰里米·里夫金出版了《第三次工业革命》一书,在书中全面分析了第三次工业革命的全球性影响,他提出互联网、绿色电力和3D打印技术正引导着“第三次工业革命”。近年来，3D打印技术也开始在我国流行开来，印发了一股迅猛发展的潮流，各大高校以及各大大型也纷纷开始研究3D打印技术，希望在这次的潮流中获得一席之位，抢先一步掌握这一门引导“第三次工业革命”的技术。我们国家已经错过了第一次和第二次工业革命，虽然40年来一直奋起直追，但是我国的工业水平仍然与发达国家有着相当大的差距，仍然无法摘下那顶“Made in China”帽子。据中国3D打印技术产业联盟数据预估,至2016年中国将成为全球最大3D打印机市场。这是一份机遇也是一份挑战。本文以3D打印技术在中国的发展现状作为研究对象，对比国内与国外3D打印快速成型技术的差距，分析3D打印在我国的发展前景。

关键词：3D打印技术;发展现状;发展前景;措施与制度; 正文：

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。3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的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”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。

3D打印技术分许多种，目前市场上的快速成型技术分为3DP 技术、熔融层积成型技术、立体平版印刷技术、激光烧结技术、激光成型技术和紫外线成型技术等等。3D技术该技术在珠宝、工业设计、建筑、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、军事以及其他领域都有所应用。可惜的是目前为止一些高端的民用3D打印技术仍然掌控在国外的几家龙头老大的公司里面，我国民间在3D打印技术的研发方面与国外有着很大的差距。不过好消息是据英国《简氏防务周刊》网站2月24日报道，中国人民解放军已研制出首幅使用3D打印技术的地形图，另外我国早在2000年前后，中航激光技术团队就已开始投入“3D激光焊接快速成型技术”研发，解决了多项世界技术难题、生产出结构复杂、尺寸达到4米量级、性能满足主承力结构要求的产品。这些都可以说明了我国对3D打印技术的重视程度与投入程度，可惜的是，我国掌握的这些技术主要是在军事方面，还无法投入工业的实际制造中。 3D打印快速成型技术的专利申请量趋势分析摇通过专利申请的分析,可揭示3D打印技术领域的历年专利申请及技术研况,从而掌握其技术发展趋势及全局动态。对检索到的国内外3D打印技术领域的专利申请量进行统计,结果见图

国内自20世纪90年代初才开始涉足3D打印技术领域,从图中可以看出,在1999年之前专利申请量较少,说明当时我国3D打印技术还处于时萌芽期,没引起足够的重视,是这也受到我国高科技技术人的缺乏以及3D打印技术研发成本高等方面的约束。2000-2007年间,专利申请量开始稳步增长,进入平稳增长期,2007年之后专利申请量快速增长,直到2011年国内申请量达到了20年来的最高峰,说明我国目前主要处在研发的快速成长阶段。

从国内外趋势线上反映的总体态势看,我国与国外技术发展差距近10年,处在不同的发展时期。这与研发者的学术敏锐、研发模式及国家层面的重视有关。因此,我国需加强政策扶持,加大研发投入,不断进行技术研发创新,逐步向产业化迈进,缩小与国外的差距

此外，环扫国内，桌面式3D打印市场基本处于仿制国外技术资源的阶段，拥有自主研发技术的公司并不多。值得关注的是，开源策略发生了变化，这对于国内多数的品牌3D打印机仿制者来说并不算是什么好消息，而逐步走向自主研发的道路也是必然的趋势。虽然这场变化基本在多数仿制者的意料之中，但是其发生时间却要比预期快很多。除此之外，我们国内用户与海外用户在对产品的态度也有着完全相反的态度：国内用户更为讲究实际和效果。在欧美地区，多数用户购买桌面式3D打印机是源自于个人兴趣，而国内用户主要是以工作为主。这也就是说，国内用户更加注重3D打印机的效果和稳定性，因此对于产品的小毛病都会嗤之以鼻。目前3D打印出来的成品在外观和尺寸上比从传统制造行业流程走出来的产品要差不少，国内3D打印制造商仍然需要不断的提高打印精准度，甚至加入打磨功能。

3D打印技术在国内没能够有大发展的另一个原因在于，国内3D行业“小而散”的局面影响了产业的推广。目前，我国在3D快速成型技术上的设备、材料及应用领域与国外尚有差距，而活体组织打印是未来重要方向发展3D打印技术。

其实由上图可以看出我国其实起步并不晚。这方面的研究在上世纪80年代末就已开始，研究力量集中在西安交通大学、华中科技大学和清华大学等高校。 目前，这3所高校仍是我国3D打印技术的研究重地，其中西安交通大学侧重研究光固化技术，华中科技大学的优势在于激光粉末烧结技术，而清华大学则侧重塑料堆积技术。我国生产的3D打印机装备功能已经接近国际先进水平，两者的差距主要体现在装备的可靠性和材料研发上。“部分3D打印机的关键器件需从国外进口，而用国产零件生产的打印机稳定性不够。”此外，我国在材料质量和品种上还远不如美国、德国丰富，许多研发的实验材料也需要进口。这些方面也导致国内对3D打印技术的研发成本大大的提高了，也是阻碍我国推广此项技术的绊脚石。

据华中科技大学材料科学与工程学院教授史玉升说，国内与国外虽然还有不小差距，但3D打印技术已经算是我国制造行业与国外先进水平差距很少的技术之一，部分领域几乎同步，在某些方面还具有自身特色和一定的优势。北京航空航天大学的王华明教授曾打印出世界上最大的钛合金复杂构件，产品整体性能远超锻件。值得再次提起的是我国的“3D激光焊接快速成型技术”已经是超越了美日，在国际上也是领先的水平。

目前不仅是在我国，在国际上3D打印技术也面临着一系列的问题：首先是缺乏宏观规划和引导。3D打印技术涉及的各大领域，也属于新能源新技术的研发行列中年，但在在我国工业转型升级、发展智能制造业、进入创新型国家的相关规划中，对3D打印这一交叉学科的技术总体规划与重视不够。此外，企业对技术研发投入也明显不足。我国虽已有几家企业能自主制造3D打印设备，但企业规模普遍较小，研发力量不足。在加工流程稳定性、工件支撑材料生成和处理、部分特种材料的制备技术等诸多具体环节，存在较大缺陷，难以完全满足产品制造的需求，而占据3D打印产业主导地位的美国3Dsystems、stratasys等公司，每年都投入1000多万美元研发新技术，研发投入占销售收入的10%左右。两家公司不仅研发设备、材料和软件，而且以签约开发、直接购买等方式，获得大量来自企业外部的相关细分技术、专利，已掌握一批关键核心技术。还有就是缺乏教育培训和社会推广。目前，企业购置3D打印设备的数量非常有限，应用范围狭窄。在机械、材料、信息技术等工程学科的教学课程体系中，缺乏与3D打印相关的必修环节，3D打印停留在部分学生的课外兴趣研究层面。

为了在这场潮流中夺得先机，推动我国3D打印技术产业化、市场化进程，加快与国际间的对话交流，促进3D打印技术与传统制造技术的有机结合，由亚洲制造业协会联合华中科技大学、北京航空航天大学、清华大学等权威科研机构和3D行业领先企业共同发起的中国3D打印技术产业联盟于2012年10月15日在北京宣告成立。中国3D打印技术联盟是全球首家3D打印产业联盟，标志着我国从事3D打印技术的科研机构和企业从此改变单打独斗的不利局面，有利于尽快建立行业标准，集中展示我国3D打印技术的良好形象，也便于加强与政府间或国际间的广泛交流。

中国3D打印技术产业联盟秘书长罗军表示未来3至5年是发展关键时期，工业级打印将成主要市场。据罗军估计，产业联盟成立后，国内3D行业统一了抱团发展的思想，未来3年内有望达到百亿产值。而市场缺口打开后，国内3D打印技术市场规模将保持至少一倍以上的增长速度，有可能成为世界3D打印的中心。

结论：

发展3D打印产业,可以提升我国工业领域的产品开发水平,提高工业设计能力;可以生产复杂、特殊、个性化的产品,有助于攻克技术难关;可以形成新的经济增长点,促进就业。面对新的生产方式变革和发达国家大力推进的"再工业化战略",我国也应高度重视3D打印等新型数字化制造技术的研发和产业化,加大人才培养、市场培育和应用推广的力度,努力在数字化革命和智能制造的"机会窗口"前取得3D打印产业发展主动权。 参考文献：

(1)作者：王德花,马筱舒 《需求引领 创新驱动——3D打印发展现状及政策建议》 2014年08期

(2)作者：王忠宏，李扬帆，张曼茵《中国3D打印产业的现状及发展思路》2013年01期

(3)作者：刘红光，杨倩，刘桂锋，刘琼《国内外3D打印快速成型技术的专利情报分析》2013年06期

(4)作者：Ji De Zhang，Shu Fang Wang,Yan Hui Luan《Analysis of 3D Printing Technology in China - Taking Avic Heavy Machinery Co.,Ltd (600765) as an Example》

(5)作者：Jianzhong Cha,Shuo-Yan Chou,Josip，Stjepandi&cacute,Richard Curran,Wensheng Xu,Na Qi,Xun Zhang,Guofu Yin《Opportunities and Challenges of Industrial Design Brought by 3D Printing Technology》2014年

(6)作者：杨永强，叶梓恒，王迪，宋长辉，刘洋《3D打印设备国内产业化可行性分析》华南理工大学机械与汽车工程学院——2013年08期

(7)人民日报—— 2013-05-31——《我国3D打印与世界先进水平有哪些差距?》

(8)中研网——2014/12/19——《分析：我国必须尽快掌握3D打印核心技术》 (9)百度百科——《3D打印技术》http://baike.baidu.com/link?url=GayNxtuH-1JTQ6rK9-EX8bBYYQGYsmMX7WIRXB9rPwvH9nIL5OjNIFFpIYHE9WM-VRtTTtIW4dnEi3vmpTtBa7OgHybf3bUUftPpL9fQ17dL9A0W8dlWY69M874f9M91f4tonL4Mz16qg9_G2dGWqWwO_3epngC20n2p6zWS8JoMUf5WU6b-OC2ag0fMqU1x (10)作者： 王忠宏，李扬帆《3D打印产业的实际态势、困境摆脱与可能走向》 国务院发展研究中心产业经济部，清华大学经济管理学院——2013年08期

(11)作者：刘晓梅——东华大学——《第三次工业革命背景下3D打印业企业竞争力影响因素研究》

第三篇：3D打印技术的发展与前景分析

国内外3D打印技术的发展现状

一、“3D打印”技术

(一)基本原理。“3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速原型制造 ”(Rapid Prototyping & Manufacturing)，是80年代末90年代初在美国开发兴起的一项高新制造技术。【1】“3D打印”技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的，采用材料累加的新成型原理，直接由CAD 数据打印制成三维实体模型。快速成型系统就像是一台“立体打印机”，不需要传统的刀具、机床、夹具，便可快速而精密地制造出任意复杂形状的新产品样件、模具或模型。

【2】3D打印机原理很简单，每一层的打印过程分为两步，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，然后再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。

“3D打印机”与传统打印机最大的区别在于耗材不同——后者使用墨粉，前者使用的则是一些可以发生固化反应的材料，如树脂、塑料、陶瓷、石膏、金属等等。例如：助听器生产部门利用3D打印机扫描患者的耳朵轮廓后复制出合适的助听器。【3】汽车定制公司利用3D打印机为汽车爱好者提供专门的汽车部件。消费电子产品厂商用3D打印机来完成对产品功能的设计，以避免在大规模生产后修改设计。医生用3D打印机来制造实习模型。博物馆用3D打印机复制真品，以避免参观者损毁真品，等等。

(二)发展前景及意义

【4】工业化最大的成就是通过机械化实现了规模化大生产。而我们今天的“3D打印”技术则将规模化大生产可能演变为若干个体，打破集约化生产的传统模式。只要一台3D打印机，我们就可以在家里生产任何我们需要的东西，而且可以不断变化款式、样式。如今，新的生产方式已经发生了重大改变，传统的生产制造业将面临一次重新“洗牌”。【5】随着各种打印材料(即制造原料)的研制成功，“3D打印”技术已经可以用于生产像珠宝、玩具、工具、厨房用品、衣服之类的东西，甚至可以直接打印人体骨骼、假肢、鲜肉，进行牙齿正畸和数字化种牙，有的还打印出了汽车、飞机零部件。未来我们的模具制造行业、机床行业、玩具行业、轻工产品行业或许都可能被淘汰出局，而取代他们的就是3D打印机。当然，这需要一个过程，10年或者20年，主要是人们适应和接受新事物的过程，也有产业自身完善成长的过程。

二、国内外“3D打印”技术及产业发展应用情况

(一)国内外产业发展情况。“3D打印”技术的历史由来已久。1986年，美国3D System公司推出了第一款工业化的“3D打印”设备，1990年开始销售，短短几年中，形成了巨大的市场，1994年底全球已达900台，到2008年年装机总数就已经达到6000台左右，以指数曲线在上升。【6】3D打印设备应用的方式有两种：一种是大企业为自己的产品开发服务，如美国三大汽车公司、麦道、IBM、Apple、丰田等都在应用;另一种方式为大学、研究所甚至

六、七个人组织的服务机构以一台或数台成型机为中心，开展对中小企业的服务。目前，全球有两家3D打印机制造巨头，分别为Stratasys和3D System，均在美国纳斯达克上市，2011年营业收入分别为1.7亿美元和2.9亿美元。2011年全球3D打印市场规模17.1亿美元。不过，这一数字仅占全球制造市场的0.02%。

【7】我国从1994年开始研究“3D打印”，北京隆源公司于1995年成功研发了一台AFS激光快速成型机，随后华中科技大学也研制出了SLS快速成型机。目前国内依托高校成果，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(依托于清华大学)、陕西恒通智能机器(依托西安交通大学)、湖北滨湖机电(依托华中科技大学)。这些公司都已实现了一定程度的产业化，部分公司生产的便携式桌面3D打印机的价格已具备国际竞争力，成功进入欧美市场。另外，一些中小企业成为国外“3D打印”设备的代理商，经销全套打印设备、成型软件和特种材料。【8】还有一些中小企业购买了国内外各类“3D打印”设备，专门为相关企业的研发、生产提供服务。其中，广东省工业设计中心、杭州先临快速成型技术有限公司等企业，设立了“3D打印”服务中心，发挥科技人才密集的优势，向国内外客户提供服务，取得了良好的经济效益。

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、文化创意及文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。据业内人士估计,3D打印机在国内企业级装机量在400台左右,2010年以来年增速均在70%左右,市场规模超过1亿元。

三、制约我国”3D打印”技术及产业发展应用遇到的瓶颈和问题

“3D打印”技术虽然已有近20年的发展历程，但产业发展仍存在很多困难。

一是认识不足。虽然3D打印机的发展已有数十年，但是对大多数普通人来说，目前“3D打印”技术还是一个新生事物，很多企业甚至从没听说过还有这种具有“神秘功能”的机器。

二是价格不菲。目前，“3D打印”的耗材非常有限，主要是石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等，消费类的“3D打印”主要应用的材料为ABS和POA的塑料，不能完全满足工业领域的需求。【9】工业应用的“3D打印”耗材，特别是金属粉末类耗材，价格非常昂贵，这是制约国内企业使用“3D打印”技术的原因之一。比如一件飞机零部件，打印这种样品的金属粉末耗材一斤卖价4万元，3D打印样品至少要卖2万元，而如果采用传统的工艺去工厂开模打样，仅需几千元。【10】目前的3D打印机除了用来满足个人设计师和普通爱好者的个人3D打印机之外，其他的工业用3D打印机均价格不菲，每套大概需要十万美元左右，精度高的甚至达到120万美元。

三是工艺尚不完善。【11】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。

四、加快我国“3D打印”技术及产业发展应用的对策

【12】发展“3D打印”产业，可以提升我国工业领域的产品开发水平，同时有助于攻克技术难关，并且容易形成新的经济增长点，促进就业。

参考文献：

[1]第三次工业革命[J].经济学人(英)，2012-4-21. [2]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. [3]王红霖.3D打印技术制造业发展新趋势.新兴产业，2012. [4]同晓荣，盛仲飙.数据转换算法在喷绘机打印中的应用[J].价值工程，2011(33). [5]盛仲飙，同晓荣.BP神经网络在曲线拟合中的应用[J].科学技术与工程，2011(28). [6]任晓刚.数字签名在医院电子病历中的应用研究[J].信息技术，2013(01). [7]任晓刚，孔庆梅.后全运会时期高校体育场馆运营模式的探索研究[J].辽宁行政学院学报，2013(04). [8]付宏，任晓刚.微博传播对社会舆论扩散的影响[J].新闻战线，2013(04). [9]范新龙，张华.基于AJAX技术的监考系统的研究与实现[J].计算机应用与软件，2011(09). [10]张华，刘晓婷，贺耀祖，赵婉霞.实现精确打印方法探讨[J].价值工程，2011(36). [11]李金凤，王象刚.大学生打工利弊谈[J].科技信息(科学教研)，2007(11). [12]吕国栋，孟令文.混凝土防腐蚀技术在桥涵工程上的应用[J].中国西部科技(学术)，2007(07).

第四篇：分析3D打印技术对经济发展的影响

[摘 要]3D打印技术作为一项新兴产业技术，被称为是第三次工业革命的标志，可见未来其对经济发展的作用巨大。首先对3D打印技术的概念进行了界定，分析了其具有的不增加成本、生产及时、设计空间无限和绿色生产的独特优势;然后从有效供给、新的经济增长点、就业和创业、转变经济发展方式角度来分析其对经济发展的作用;最后，从经济政策、技术研发、人才培养、行业准则等方面提出了促进其更好为经济发展服务的可行性对策。

[关键词]3D打印技术;经济发展;技术优势;主要对策

[中图分类号]F062.9 [文献标识码]A [文章编号]

2095-3283(2014)05-0073-03

[作者简介]张莹梅(1992-)，女，黑龙江五大连池人，本科生，研究方向：金融理论与实践;李善香(1989-)，女，山东临沂人，本科生，研究方向：金融理论与政策;王景利(1978-)，男，内蒙古突泉人，讲师，经济学硕士，研究方向：计量经济学，宏观经济学。

[基金项目]2013年教育部国家级大学生创新创业训练计划项目“分析3D打印技术对经济发展的影响”(项目编号：201310245007)及哈尔滨金融学院大学生创新创业训练计划项目资助的阶段性成果之一。

2012年4月21日在英国的《经济学人》上发表了一篇题为《第三次产业革命》的论文，在该文中将3D 打印技术堪称是第三次工业革命的重要标志之一，这一观点当时引起了国内外的广泛关注，人们对其众说纷纭，各有其侧重点。而在经济学界，人们最关注的问题主要是3D 打印技术是什么?它的发展优势和对经济发展的作用如何?如何充分发挥其优势且更好地为经济发展服务?如何促进其科学发展?下面就这些问题展开分析。

一、3D 打印技术概述

(一)3D 打印技术的涵义

3D 打印技术是一种三维立体式打印，更加接近于客观事物，是一项新兴的技术，目前在国外已经得到一定程度的发展与应用，取得了一定的成果，被称为具有工业革命意义的创新制造技术。它的工作流程主要分两步：首先通过先进的计算机软件设计出理想的立体式产品模型，然后通过在3D 打印机中添加液化、粉末化、丝化的原材料逐层打印出3D式样的产品。可以看出，3D 打印技术的关键有两点：一是立体式模型的设计;二是原材料的制造与添加。

(二)3D 打印技术与传统的数控制造的区别

3D 打印技术的主要实现方式是“添加型”制造，这一点与传统的“去掉型”数控制造正好相反，这也显示出了其独特的优势或特点。传统的“去掉型”制造方式是以原材料为基础，通过切割、消磨和熔腐等方法，去除掉多余部分，得到各种所需要的零部件，再通过焊接和拼装的方式组合成最终产品。可见这样制造产品的程序相当繁杂，产品研制周期长，生产成本高且效率低，而3D 打印技术的“添加型”制造通过在3D 打印机中添加原材料就可以直接制造出或打印出任何形状的物体，使产品的制造程序大大简化，产品的研制周期间接显著缩短，促进了生产效率的提高和生产成本的大幅度下降，大大提高了产品的市场竞争力，因此可以显著提高经济效益。

二、3D 打印技术的经济优势分析

近十几年来，在计算机功能迅速提高、电脑设计软件的不断出新，新物质材料的不断发现与发明，自主创新能力的显著提高和互联网发展的推动下，3D 打印技术被发明且发展迅速，在其发展过程中，其经济优势充分显示出来，这已在实践中得到证实，主要包括以下几个方面：

(一)在生产复杂产品或变换产品样式时不增加生产成本

在传统的“去掉型”制造方式下，如果所生产的产品越复杂精细，会需要更多的生产时间、人力、财力和物力，使得制造难度加大，导致生产成本越高，在同样的价格下会使企业的利润下降或降低其市场竞争力。然而，在利用3D 打印技术方式下，以3D 打印机为例，制造一个华丽精细复杂的产品与制造一个简单的方块所消耗的时间、技能或生产成本一样，只不过是一台3D 打印机需要设计不同的模型和新的原材料罢了，这种不增加成本的优势将会改变传统的计算生产成本方式和定价模式。

(二)按需零时间交付式生产和产品设计空间无限

3D 打印可以按照需求及时生产，有利于降低企业的实物库存，生产厂商可以按照客户的订单使用3D 打印机及时制造出使客户的个性化需求得到最大限度的满足的立体式产品，有利于大幅度提高消费者的效用水平，这将改变传统的需要时间的商业模式，零时间交付生产能最大限度地降低长途运输成本，有利于实现人们按需就近生产的目标。此外，传统的制造产品在形状上由于受到使用工具的有限功能限制，只能生产出有限形状的产品，而3D打印机则打破了这种局限，开辟了巨大的设计空间，可以说3D打印技术可以制造出任何形状的产品，来满足人类欲望的无限需求，有利于解决供需矛盾。

(三)有利于实现绿色经济目标

在传统的生产方式下，人们先生产所需的零部件，然后对这些零部件进行组装来生产物品，而3D打印技术能使生产的物品的各部分一体化成型，无须组装，这就使得供应链缩短了，节省了劳动力资源和运输费用，供应链越短，环境污染也就越少，有利于实现绿色生产，此外3D打印技术还降低了废弃的副产品的排放，据权威部门统计，传统的加工制造业中，约有90%的金属原材料被丢弃在工人车间里，而3D打印技术将金属制造业的浪费大大降低，而且随着3D打印技术水平的提高和打印材料的进步，“净成型”制造将成为未来更环保的加工生产方式，有利于实现人类梦想的绿色经济时代。

三、3D打印技术对经济发展的作用

(一)3D打印技术有利于提供有效供给

近年来，随着科技的进步，人们收入水平的提高，对生活中物品质量的要求也越来越高，导致了现实中出现企业所生产的产品严重过剩，消费者却买不到自己想要买的产品，使产品市场中出现了供求矛盾，表面上是供过于求，实际上是供不应求，造成了稀缺资源的严重浪费。3D打印技术的出现在一定程度上会缓解上述供求矛盾，因为3D打印技术是按照消费者的个性化需求来设计和制造产品的，可以有效提供消费者所偏好的独特商品，有利于实现产品市场供求平衡的理想状态，有利于实现稀缺资源的优化配置和充分利用。

(二)3D打印技术有利于培育新的经济增长点

近年来，3D打印技术发展迅速，很多国家都已加入到3D打印技术的研发与应用中来，其应用领域相当广泛，几乎遍及所有领域，已经成为现代模型、模具和零部件制造的有效手段，尤其在航空航天、国防军工、汽车摩托车、生物医药、家电、建筑工程、教学研究、农用工具等领域已经得到一定的应用，取得了良好的效果，从维基百科英文版文献获取数据(见图1)可知：从3D打印技术市场应用份额来看，3D打印技术应用在汽车及零部件领域占37%，消费品领域占18.2%，航空航天和国防军工领域占13.7%，商业机器领域占11.2%，医疗领域占8.8%，科研领域占8.6%，可见各个经济领域应用3D打印技术的市场开发空间还很大，这为各国培育新的经济增长点指明了未来的方向与方法，在一定程度会缓解目前各国经济发展缓慢的局面。因此，3D打印技术必将成为各领域大批量个性化生产的主要模式。

图1 当前3D打印技术应用主要领域的产品份额

资料来源：维基百科英文版文献资料

3D打印技术与现代农业、现代工业和现代服务业紧密结合，必将衍生出新的细分产业、新的商业经营模式，培育或创造出新的经济增长点。例如自主创业者可以结合自身的创业领域的实情，购置3D打印设备，为其需求者提供个性化的服务，有利于形成一批数百亿或数千亿元规模的创业产业，促进经济快速发展，与此同时，在3D打印产业发展过程中，必然会提供很多的就业岗位，通过创业来带动就业，有利于扩大创业和就业的范围，能有效缓解就业难的问题，使人力资源得到充分的利用和发挥，充分体现科学发展观的基本要求。

(三)3D打印技术有利于经济发展方式转变

3D打印技术具有在生产复杂产品时不增加生产成本，生产及时有利于实现产品市场的供求平衡，绿色环保的生产方式可以实现绿色经济，而且3D打印技术具有一体化成型的独特优势，有利于化解在使用数控技术生产产品时遇到的技术难题，如复杂形状的设计、技术研发成本的计算、排放垃圾的技术处理等问题，而这些难题在3D打印技术下，可依靠3D打印的高端技术实现三大产业的现代化，优化现代农业、现代工业和现代服务业的产业结构，实现三大产业快速均衡发展，提高经济增长的质量和效益，促进经济发展由“减材”生产转向“增材”生产，转变生产方式一方面有利于减少稀缺资源的浪费，另一方面有利于减少垃圾排放，促进经济发展与人口、资源和环境之间协调发展，实现经济又好又快发展。

四、促进3D打印技术为经济发展服务的主要对策

(一)将3D打印技术纳入到经济发展战略规划的重要位置，促进其优先发展

由于3D打印技术引起人们关注的时间很短，对于消费者来说是新生事物，导致很多消费者既不了解也不相信3D打印技术，据发放的1000份有效问卷调查获悉，在我国消费者中大约有70%左右的人质疑3D打印技术的可行性，为了消除这种顾虑，最有效的方式就是依靠政府的权威性，通过制定经济政策或经济发展战略规划，将3D打印技术纳入到国家产业规划中，并且放在重要位置加以强调，与此同时，政府在经济政策上尤其是财税金融政策上要为3D打印技术企业提供优惠，积极支持和引导企业进行3D打印技术的投资、研发、生产和应用，支持3D打印设备的进出口，从而带动经济增长和促进经济发展。

(二)加大科研投入，提升3D打印技术的核心竞争力

3D打印技术是一项新兴技术产业，虽然近年来其引起了世人的广泛关注，发展速度也很快，但是其核心技术研发仍处于发展的初级阶段，产业还不成熟，从世界各国和地区3D打印技术应用的市场份额(见图2)便可以看出。与此同时也说明3D打印技术的发展潜力巨大，市场空间更广阔。在市场经济环境下，谁首先掌握了最新的3D打印的核心技术，谁就最先抢占了最有利的市场领域和空间，占据了3D打印技术市场的主导权或垄断权。目前我国已经成为继美国日本德国之后的第四个3D打印设备的拥有国，因此，我国一定要尽快进一步的加大科研投入，研发出世界最前沿、最尖端的3D打印技术，并且将该技术转化为现实生产力，使我国在3D打印技术领域处于世界领先地位，早日实现赶日超美的目标，使我国成为世界上最强大的3D打印技术国家，促进3D打印技术更好地为经济发展服务，为国民经济实现跨越式发展和早日跨越中等收入陷阱提供强大的科技支撑。

图2 各国和地区3D打印技术应用的市场份额

资料来源：黄健，姜山.3D打印技术将掀起“第三次工业革命”?新材料产业， 2013(1).

(三)加大人才培养，促进3D打印技术设备与人才配套

由于3D打印技术是一项多学科交叉的高新技术，主要包括信息技术、精密机械和材料科学。因此，如能使3D打印技术设备应用于实际，必须有掌握3D打印技术的专业人才来操作，而这种人才最好能将三种技术更好地融合来实现3D打印技术的发展与创新，因此，可以通过3D打印技术设备生产企业与高等院校和科研院所合作或依靠行业协会、展览会、研讨会等组织形式进行3D打印技术人才的培养，实现3D打印技术设备的供给与需求的有效对接，促进产供销资金链的有效循环，为3D打印技术进一步发展提供有效的资本保障，促进其健康、稳定、快速发展，更好地为国民经济发展服务。

(四)制定3D打印技术行业准则，保证其产品和服务市场公开、公平、公正

制定行业准则的目的是为促进3D打印技术产品市场健康发展保驾护航，目前，3D打印技术产品市场在国内还尚未成熟，作为一个新兴产业，其内部的利润空间巨大，但由于3D打印技术研发成本较高且风险较大，很多企业都在处于观望状态，一旦一项新的技术被研发出来并且被应用于实际产生了巨额利润，潜在的竞争者或观望者就会通过高仿手段进入该市场，导致出现无序的恶性竞争局面，会造成“劣币驱逐良币”的市场结果，这样会严重损害投资者和研发者的利益，不利于3D打印技术产品市场的进一步发展。因此，政府要制定3D打印技术行业标准，对违反行业准则的个人或企业给予严厉的警告或处罚，鼓励和引导企业进行自主创新，形成属于自己的3D打印技术品牌，保证3D打印技术市场稳定健康发展，为促进国民经济健康发展增添强有力的“砝码”。

综上可知，3D打印技术具有很多的发展优势，对经济发展的作用巨大，但在其发展与应用过程中也存在一些问题，例如，3D打印机的市场价格高，据调查一般都在2万元以上，对于普通消费者很难接受，即使在淘宝网上能买到售价在三千到六千的产品，但是大部分都是仿制品，软件简单，操作性差，打印原材料昂贵，运行速度慢，稳定性能差，如果中途断电整个模型将完全报废，而且产品售后服务严重短缺等。出现问题在其发展的初级阶段是很正常的，随着科技的进步和对市场的宏观调控，这些问题会逐渐得到解决，应进一步深入研究3D打印技术，最大限度地发挥其优势，防止问题的出现，促进3D打印技术更好地为国民经济发展做出更大贡献，早日实现中国的3D打印技术强国之梦。

[参考文献]

[1](美)胡迪?利普森， 梅尔芭?库曼. 3D打印：从想象到现实[M]. 中信出版社，2013(4).

[2]王景利.市场功能与政府功能关系的经济学模型分析[J]. 商业时代， 2012(10)：30.

[3]王忠宏.中国3D打印产业的现状及发展思路[J]. 经济纵横， 2013(1).

[4]The Economist.第三次产业革命[N].译者： 莫根儿，经济学人(英国)， 2012-04-21.

(责任编辑：梁宏伟)

第五篇：3D打印技术

基本概念

3D打印机出现在上世纪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。这打印技术称为3D立体打印技术。

原理

3D打印是添加剂制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的。3D打印机相对于其他的添加剂制造技术而言，具有速度快，价格便宜，高易用性等优点。

3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为“打印机”是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。随着这项技术的不断进步，我们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。 说的简单一点，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切“成无数叠加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。

应用领域

汽车制造业,医疗

相关新闻

全球首辆3D打印汽车时速可达112公里

“3D打印”火了 闽企跃跃欲试

一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，“3D打印技术”受到资本追捧;福建已有企业涉足该领域

国外艺术家用3D打印机“打印”出了一个小型3D城市，里面的建筑物非常精致(资料图)

东南网-海峡都市报8月31日讯(记者 林可 周锡银 文/图) 将一项产品设计转化为3D数据，录入3D打印机，添加合适的“墨水”后，就能直接打印出实物——近日，一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，不少涉及3D打印领域的企业股价连创新高。

3D打印技术为何受到热捧?3D打印机如何使用，主要应用于哪些领域?普通居民现在能买到3D打印机吗?福建制造企业有没有掌握这一技术?带着这些问题，本报记者多方调查，为您揭开“3D打印”的面纱。

市场动向

有望改变制造业“3D打印”成资本宠儿 美国两家3D打印机生产商8月股价大幅上扬，这股“3D打印热”烧到国内A股市场，涉及3D打印领域的企业股价连创新高。由于3D打印需运用到激光技术，我省一些生产激光晶体元器件的上市企业，股价业有不小涨幅。

“3D打印”为何成为资本宠儿?据业内人士介绍，3D打印受到热捧，是因为该技术有望改变制造业形态。

据介绍，“激光3D打印”，又叫选择性激光烧结(SLS)，即快速成型技术，其原理是将一项产品设计转化为3D数据，然后将这些数据录入3D打印机，使用合适的添加剂进行逐层打印，然后叠加到一起，成为实物。由于3D技术可自动、快速、直接、准确地将产品设计直接转化为实物，因此将有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本。3D打印技术在美国已经产业化，在国内也已起步。

受益“3D打印热”一闽企股票大涨

受益这轮“3D打印热”，福建上市公司——福晶科技的股价也有不小涨幅。前日，该公司股价涨停。据了解，公司主营业务属于光电子产业，是全球领先的非线性光学晶体与激光晶体元器件制造商。由于3D打印需要运用到激光技术，因此该公司股价上涨。

昨日，记者从南京、深圳等地3D打印机制造商处了解到，购买3D打印机的福建买家现在还不多。许多经销商表示，他们对3D打印的前景保持乐观态度。他们认为，由于掌握“3D打印”后，制造企业可有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本，作为制造业大省，福建加工制造类企业也需要掌握3D打印技术。

输入数据就可打印出实物

昨日，记者电话采访了国内一家3D打印机制造商——南京紫金立德公司。该公司销售代表介绍，他们公司的3D打印技术是以色列的，目前国内自主掌握3D打印技术的企业较少，能批量生产全套设备的大厂家也只有几个。 蔡先生说，3D打印机是按照所使用的添加剂划分的，有塑胶的，也有金属的，而他们公司制造的3D打印机，使用的是pvc膜。据介绍，紫金立德制造的3D打印机，可将按照电脑里的3D数据，将pvc膜进行切割、叠置，然后烧结成实物。打印出的产品坚固耐用，可以在上面打孔、抛光。

据介绍，除“打印”茶壶等不太复杂的生活用品外，3D打印机还能“打印”齿轮、螺丝钉、涡轮增压零件等工业用品。

蔡先生告诉记者，目前，3D打印机主要用于工业设计、制造等领域。传统的制造技术，需要专门“开模”，时间周期长，单价高，而3D打印机的特点是，只要你提供产品设计及数据，过两三个小时，就能拿到实物，省时省力。

3D打印用的是“固态墨水”

据了解，3D打印机与普通打印机，最大的区别是“墨水”，3D打印机的“墨水”，也就是添加剂，从液态转成固态，如塑胶、硅、金属粉等。

目前的3D打印机，分堆叠法打印与烧结法打印，原理基本都是多层分片打印，而堆叠、烧结只是成型

技术的区别。堆叠法只能成型塑胶、硅之类的添加剂，对固化反应速度有要求，而烧结可以用激光的高温对金属添加剂进行处理加工。

“我们的打印机，主要通过打印喷头，按照3D图片，进行堆叠。”昨日，浙江一家3D企业市场部有关负责人陈女士告诉记者，3D打印首先要有一个设计图片，然后将文件录入，准备好打印需要的添加剂，就能够开始直接打印了，3D打印机通过打印喷嘴开始从打印底盘一层层堆叠，过不了几分钟，就能打印出实物成品。

便宜的3D打印机只要三千多元

3D打印机哪里有售?记者发现，福州市面上还并没有3D打印机专卖店，但3D打印机在部分购物网站有售，价钱在几千到几万元不等，最便宜当数个人打印机，定价在3000多元。

据了解，国内的3D打印机，按照打印机的喷头数量定价，比如，单喷头的3D打印机，要近4000元，双喷头的打印机则要7000多元。单喷头与多喷头的区别主要在于，在打印中，双喷头可以打印两个颜色的实物，而单喷头只能打印一个颜色的实物。

深圳一家3D打印机厂商的负责人刘先生表示，他们的打印机出口较多。陈女士也表示，他们公司的产品主要都是销往美国、澳大利亚等国家，国内需求还不够旺盛，主要是因为国内对3D打印机的认知、普及还不够高。

许小曙

湖南华曙高科技有限责任公司 总经理

许小曙，1990年毕业于美国科罗拉多矿业大学，获得博士学位。

早在1996年，就曾因在CH-46直升机相关研究项目中“史无前例的杰出工作”，荣获了被誉为“应用科学的诺贝尔奖”的“美国科学技术创新奖(R&D 100)”。该奖项用于奖励每年在世界范围内评选100个最杰出的科技成就，是世界应用科学中的最高奖项。

自1997年以来，在美国DTM公司和3D Systems公司工作12年，先后担任先进制造主管，软件开发总监及高级顾问等职务，是SLS SinterStation 2500+, Vanguard, HiQ and Pro 系列设备实现产业化过程的原创者之一。2011年4月，许博士被国际分层制造行业权威协会AMUG-Additive Manufacturing Users Group授予终身成就奖(“Dinosaur Award” ——恐龙奖)。该奖项用以表彰在SLS和SLA领域做出长期卓越贡献以及具有领导力的人士，全世界仅十余人获此殊荣。他在业内被认为是目前世界上最了解该技术的人，有“SLS之父”之美誉。

许小曙博士2010年回到中国，成立湖南华曙高科技有限责任公司，研发和推广拥有中国自有知识产权的SLS设备，材料及相关服务。

王运赣

上海富奇凡机电科技有限公司 董事长、教授

王运赣，华中科技大学教授、博士生导师，上海富奇凡机电科技有限公司董事长，20世纪90年代初开始致力于快速成形技术的研发，主编出版了11本有关快速成形/3D打印技术的专著，拥有12项中国专利，所在公司已批量生产和销售具有自主知识产权的7种快速成形设备。

入门级开源3D打印机项目技术简介

更多内容前往：个人3D打印机小站

简介

三维立体打印的技术。三维立体打印机，也被称为快速成型打印机。它是利用普通打印机的原理，将打印机和计算机连接起来，把原料装入机身，通过计算机的控制，用激光注射器将原料一层一层累积起来，最后将计算机上的蓝图变成实物。

3D打印机在90年代中期就出现了。在过去十年里，它已经被设计师、工程师以及科学家用来制造一次性的机械产品以及模型。他们通过一层一层堆积的液体和粉末来生产物体。助听器生产部门利用3D打印机扫描患者的耳朵轮廓后复制出合适的助听器;汽车定制公司也在利用这套设备为汽车爱好者提供专门的汽车部件;消费电子产品厂商用它来完成对产品功能的设计，以避免在大规模生产后修改设计;医生用它来制造实习模型;博物馆用它复制真品，以避免参观者损毁真品。

但是，这套机器价格不菲，每套大约需要10万美元。最近几年，价格下降到约1.5万美元。如此昂贵的费用也只有大型公司才能负担。

本项目的目标是为了制造出价格在1000美元之内的桌面3D打印机，方便设计师，工程师，科技人员甚至是普通爱好者的使用。

市场前景

三维打印机不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。未来三维打印机的应用将会更加广泛。

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。这项技术目前正迅猛发展,已越来越引起人们的广泛重视。

3D打印机在哪些领域使用有何用处3D打印技术作为一种高科技技术，综合应用了CAD/CAM技术、激光技术,光化学以及材料科学等绪多方面的技术和知识，让产品设计、建筑设计、工业设计、医疗用品设计等领域的设计者，第一时间方便轻松的获得全彩色实物模型，便于重新修定CAD设计模型,从而节省了为错误设计制造工艺装备的费用,并节省了研制时间。

随着技术的进步，现在3D打印机在电影动漫、气象、教育、外科医疗等领域都能发挥独特的作用。在教育领域，3D打印机能够将抽象概念带入现实世界，将学生的构思转变为他们可以捧在手中的真实立体彩色模型，令教学更为生动;在建筑领域，3D打印机能够为曲面异形建筑的重要精密构件快速制作精确模型，实现传统建筑模型制作无法达到的工艺水平;在工业生产领域，3D打印机可以为金属铸件直接打印模型、模型插件和图案;在地理空间领域，3D打印机可以轻松将GIS数据转化为三维地形及城市景观模型或沙盘;而在娱乐艺术领域，3D打印机还可根据电子游戏、三维动画以及其他创作产生的三维数据轻松制作自定义头像和雕像。

但如果要将3D打印机像电脑一样应用到我们普通消费者的生活中，还存在一些具体的问题：首先是购买成本问题，不同三维打印机的报价相差很大，但依旧徘徊在几万到几十万人民币，这个数字对家庭用户来说，不如去买套房子;其次是打印材料问题，3D打印机的成型材料多是采用化学聚合物，在这里，我们不仅仅是担心它的后期使用成本问题，而且如果要让它融入我们的家庭生活，那么这种材料是否安全将是一个很重要的参考因素。

不过我们还是期待，随着技术的不断进步，这些我们担心的问题都会迎刃而解，3D打印机会在未来像照相机、扫描仪一样进入千家万户，为我们的生活增添无穷乐趣。 优势

我们拥有一套完整的实现低成本3D打印机的系统方案，该方案设计制造的3D打印机可以满足设计师，工程师，爱好者们的基本需要，并且在价格上大大低于昂贵的快速成型系统。能够实现每位设计师，爱好者或者是个人都能够拥有一台3D打印机的梦想。

技术规格

使用技术 FFF (熔融纤维制造)/热塑挤压

尺寸 500 mm (W) x 400 mm (D) x 360 mm (H) 重量 7.0 kg 打印范围 200 mm (W) x 200 mm (D) x 140 mm (H) 打印耗材原料 PLA,、HDPE、ABS等，使用3mm直径细丝 耗材价格 PLA:195元/kg，HDPE:97元/kg，ABS:150元/kg 打印速度 每小时构建实心物体为15.0 cm3 (使用PLA测试, 其他材料都差不多) 精度 喷嘴直径0.5毫米，最小打印2毫米的物体，定位精度0.1毫米，每层厚度0.3毫米

硬件部分 控制芯片

主板芯片 Arduino

上图所示的主板是整个系统的核心控制部件。其核心是一片Sanguino，它是一块Arduino兼容的主板由一块ATMEGA644P芯片驱动。

Arduino是源自意大利的一个开放源代码的硬件项目，该平台包括一片具备简单I/O功效的电路板以及一套程序开发环境。Arduino可以用来开发可独立运作、并具互动性的电子用品，或者也可以开发出与PC相连的周边装置，同时能在运作时与PC上的软件进行沟通。 Arduino 平台由两部分组成：硬件(包括微控制器、电路板等)和软件(编程接口和语言)。平台的两个部分都是开源的。如果需要，您可以下载 Arduino 的图表、购买需要的所有独立部件、切割电路板并从头开始制作一个电路板。

同样地，Arduino 旨在提供一个简单的界面和一个将所有功能集于一身的包，同时尝试提供其他优点： 低成本

可以从头开始构建便宜的 Arduino 板，并且预组装的组件十分便宜。Arduino Diecimila 花费大约 35 美元。 跨平台软件

获得适用于 Microsoft Windows、Mac OS X 和 Linux 的 Arduino 软件。 简单的语言

Arduino 开发人员尝试使语言可以被初学者轻松掌握，但是对于高级用户足够灵活。 开放源码

Arduino 从上到下完全是开源的。如果需要构建或修改软件，您可以随意执行。此外，Arduino 的官方 Web 站点包含丰富的维基，其中的代码样例和示例都是免费共享的。

Arduino成本低功能强大的特点，满足了低成本3d打印机项目的需求，是理想选择。

该主板连接了所有的周边扩展，用来驱动整个3d打印机，其中包含了3个步进电机接口，还有四个RJ45接口用于连接挤压控制电路板，该电路板用于控制打印头，此外主板上还配备一个SD卡插槽及ATX电源接口。 以下为该主板最新版本的电路原理图：

步进电机控制板

该电路板用于控制步进电机，通过两个极限开关来获得输入。基于Allegro A3982 步进电机驱动。此步进控制芯片价格和性能上都有相对的优势，满足3D打印机低成本和功能充足的特性。

以下为该电机驱动板最新版本的电路原理图：

打印头控制板

该电路板由PWM驱动板，DC电机驱动板，温度传感板，RS485接口和一块Arduino组合而成。该板用于控制在打印过程中的材料输出。 以下为该打印头驱动板最新版本的电路原理图：

机械结构

整个设计结构包含了多种材料，以下为罗列的部件名称： 部件名称 备注

长棒 8mm直径，镀锌表面铁棒 轴承 皮带

挤压部件(打印头) 螺丝、螺帽、五金、DIY扣件 轨道扣件 步进电机 NEMA 17 或 NEMA 14 PCB/集成电路

装配部件 3D打印制作，使用设计的3D数据

厚、薄钢板 4mm - 6mm 厚，至少 42cm x 40cm 螺柱 轨道扣件

构造组件

使用3D设计软件将3D打印机上的各个部件进行设计，并使用快速成型技术来制作这些部件。 部件罗列见下图：

由 3D打印服务 提供打印制作。

软件部分 控制系统固件 控制主板和打印头控制板为整个3D打印机系统的核心部分，两个控制芯片都采用开源Arduino硬件。可以通过Arduino平台方便的进行控制固件的编程和安装。

打印机软件

打印程序用于将设计好的STL格式文件转换成打印机可以读取的格式，并将该格式文件的数据信息传给打印机。打印机固件识别此格式3d数据信息，通过控制芯片来，进行打印输出。

我们使用一套通用的3D打印机程序与打印机固件进行交互通信，输入的文件格式现在仅支持STL，绝对多数的3D设计软件支持此格式的输出，因为设计师可以不需要使用额外的软件来输出需要制作的3D模型。

该打印机软件使用Java，可以用于Windows, Mac, Linux 多平台。

打印机软件界面截图：

原料耗材 材料选择

材料 单价 规格

PLA 195元/kg 3mm细丝 HDPE 97元/kg 3mm细丝 ABS 150元/kg 3mm细丝

打印案例

下图为3D数据与打印结果的展示图：

Magicfirm MBot 3D打印机

耗材决定能力边界—3D打印技术原理

3D打印技术在原理上并不复杂。与传统制造业在材料上做减法不同，它奉行的是加法守则。要打印一个东西，你首先要有一张3D立体图，配套的软件会把这张图上的物体进行一系列数字切片，并将切片信息传送到打印机，打印喷头立刻启动，根据切片信息，一层层极薄地堆叠出立体物件。

在这一核心“秘笈”指导下，不同打印机有不同的流派打法，而使用的“墨水”则是其中的关键。

在北京北五环外永丰科技园的北京计算中心，一台售价160万元人民币的Objet3D打印机，已经在这里服务一年有余。这台双缸洗衣机大小的银灰色打印机，使用光敏树脂耗材，这是一种遇紫外线照射会立刻变硬的特殊材料，另外一种支撑材料也必不可少。在电脑的三维数据图像的控制下，打印机的六个喷头以16微米的厚度，一层层喷出液态材料，物体的部分使用光敏树脂，其余部分则喷出填充材料，每喷一层，就进行一次紫外线照射，液态材料随即变硬。

打印完成后，最初从打印机肚子里拿出的是一个立方体，需要再给它洗个澡，冲去填充材料，打印的东西就“水落石出”了。

Stratasys公司使用的则是一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是将一根粗的塑料绳，在喷头内熔化液体，一层层沉积塑料纤维成型。还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质，最常用的是石膏粉，粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷头喷出的液态粘合剂进行固化，或者用“激光烧结”，熔铸成指定形状。 耗材的扩展，决定了3D打印机的能力边界。

受到耗材的限制，3D打印最初的应用主要局限在样品制作。汽车零部件制造商或齿科医生在完成一个产品设计时，往往需要用一台3D打印机在几个小时内打印出其设计的产品，反复修改后再投入到规模化的生产线制造，这种样品制作方式相比传统的模型制作极大地节约了时间和材料成本。

随着可供打印使用的耗材的不断拓展，3D打印也逐渐具备了制作成品的可能。这是3D打印技术一个质的飞跃，这种变化在最近两年才逐步发生。2011年，钛合金和不锈钢材料的使用，使波音公司开始用这种技术直接打印飞机机翼，当然这种打印机的体型和价格都在另一个层级上。

目前，仅Objet一家公司已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。这些材料的价格便宜的几百块(人民币)一公斤，最贵的要4万元左右。

打印手枪、药物、建筑—盘点2012十大3D打印产品

3D打印颠覆了人们创造东西的能力，让人们将自己的想法转化成电脑上的虚拟模型，将产品制造这项专利从企业领域交还到个人手中。设计癖网站带我们一起回顾过去一年中曾报道过的3D打印产品：

1、3D打印手枪

2、Replicator 2台式3D打印机

3、Go!SCAN 3D白光3D扫描仪

4、按需打印药物3D分子打印机

5、LAYWOO-D

6、MIT廉价专业3D打印机

7、voxeljet连续3D打印机

8、可打印建筑物的“喷石”3D打印机

9、3D打印砖

10、XEOS概念3D打印机