3d打印材料(收集5篇)

3d打印材料篇1

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（SusmitaBose）和她的同事们对可从商业销售渠道获得的ProMetal3D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（EnricoDini）的发明家称，他已经与建筑大师诺曼·福斯特（NormanFoster）和阿尔塔空间公司（AltaSpace）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（BastianSchafer）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，售价昂贵而且普整理户难于使用。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，3DSystem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打印机的生产者和商。公司是三维立体打印机生产商3DSystems部分产品的中国区服务商，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打印材料篇2

智能制造将是制造业发展的必然趋势，是传统产业转型升级的必然方向。智能制造时代的显著特征是“机器制造机器”，是信息化、网络化、自动化、集成化、数字化的综合应用，是信息技术与互联网技术在工业领域的深度渗透。对于3D打印行业来说，2017年将是迎来3D打印技术爆发的一年。一些3D打印龙头企业已经信心满满，有企业甚至宣称，被誉为“第三次工业革命的钥匙”、“万能机”的3D打印技术即将要改变制造业、改变整个经济体。

2016年是3D打印行业深度调整的一年，也是外热内冷的一年。展望2017年，头顶光环、吸引眼球、被资本市场爆炒的3D打印市场将呈现怎样的发展趋势？其商业价值将如何展现？在哪些领域会快速成长和应用？《中国经济信息》记者带着这样的疑问采访了多位专家和业内著名企业。

3D打印市场预期不明确

作为工业4.0时代的一大标签，3D打印的发展无疑为中国制造提供了更好的助力。IBM商业价值研究院的《中国制造业走向2025》研究报告显示：中国制造业企业同时面临着内部挑战和外部环境变化的双重压力。从企业内部看，生产成本上升、研发投入不足、生产组织方式较为传统都是目前亟待解决的问题。从外部环境看，跨界融合、制造业服务化的趋势也日益显著。在这样的形势下，3D打印行业在技术应用和市场推广方面还面临不少的问题。受材料、技术、成本、知识产权和专业级、工业级应用技术欠缺等限制，3D打印行业尚未形成完整的产业体系，3D打印材料等关键核心技术基础薄弱，产业化进程也不明显。

当前，3D打印的商业价值主要体现在汽车、制造、医疗、航空航天、消费电子、建筑、工程机械等领域的应用上。然而，这些领域专业级和工业级的3D打印技术应用和市场成长速度还很缓慢。数据显示，2016年，全球3D打印市场尚未突破100亿美元，占制造业产值的千分之一还不到，距离成为主流生产方式仍有很长的路要走。行业机构对工业级3D打印市场预期也不是十分明确。

材料、技术、市场成瓶颈

目前，高端工业打印可以实现塑料、金属或者陶瓷打印，但其发展水平无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料，规模化生产的条件也不具备，在材料、技术、市场等方面还面临着层层困难。

中国3D打印技术产业联盟执行理事长罗军表示，3D打印在各个行业仍处于“模型”或者应用的初级阶段。

材料是3D打印技术发展的物质基础，也是当前制约3D打印产业化的关键因素。随着3D打印需求的增加，3D打印材料种类得到了迅速拓展，主要包括高分子材料、金属材料、无机非金属材料等三大类，但与传统材料相比，3D打印材料种类依然偏少。

另外，3D打印对材料的形态也有着严格的要求，一般为粉末状、丝状、液体状等，与普通材料价格相比较昂贵，根本无法满足个人与工业化生产的需要。这就要求必须不断地开发新材料，使3D打印材料面向多元化发展，并建立相应的材料供应体系，拓宽3D打印技术应用场合。

在商业市场方面，3D打印材料将成为研究开发的焦点、资本涌入的风口，材料种类、形态将得到进一步拓展，价格下降可期，精度、强度、稳定性、安全性也更加有保障。

国泰控股集团、广西柳州国泰投资管理公司董事长张涛告诉《中国经济信息》记者：“我们正在应用的3D打印装修比传统装修要便宜近一半。但是很多客户持观望态度，他们没有体验过，甚至没听过这个概念，目前市场推广难度还是有的。比如，在西双版纳有个600幢别墅的装修项目，目前开发商只给我们6幢测试，要等通过了他们的验证，后面的项目才会全部给我们去做。实际上，我们对自己的技术已经非常的自信。”

产品创新速度加快技术爆发成为可能

2016年12月23日，由中国科协科学技术传播中心及北京市科协共同主办，中关村天合科技成果转化促进中心承办的“产业前沿技术大讲堂”第10讲―3D打印及增材制造技术及其产业应用专场在京启幕。一些业内专家对2017年3月即将举办的亚洲3D打印、增材制造展览会也充满了期待，他们希望通过行业内的技术交流尽快找到全新的、实用的工业级、大型化的3D打印设备解决方案。

随着技术的逐渐成熟和成本的不断降低，一些3D打印巨头已经纷纷转向更赚钱的专业级和工业级市场。但是在汽车、制造、医疗、建筑、工程机械和航空航天、国防工业等领域，钛合金、高强钢、高温合金以及铝合金等大尺寸复杂精密构件的制造有很高的要求，目前3D打印设备成形空间很难满足。

不过，旺盛的市场需求摆在那里，工业级市场契合了智能制造的理念，开发工业级、大型化的3D打印设备必将成为一个发展方向。

由于运用3D打印的快速原型制造技术能够缩短把概念产品转化为成熟产品设计的时间，设计人员有足够的动力加速技术创新和新功能的开发。

国泰控股集团董事长张涛认为，目前3D打印技术发展趋势基本是朝着低成本、高性能、高精度、高速度、多功能的方向进行。2017年，3D打印技术创新将呈现爆发的态势。

首台多喷嘴熔融设备即将推出。该技术研发单位惠普日前公布，这项设备采用新的MJF技术（彩色多射流熔融），能基本满足行业大大小小的需求。

高速烧结技术获得突破。这是一种结合粉末床熔融工艺和喷墨打印的工艺，打印碳黑在粉末表层，炭黑表层先涂在打印床上的粉末上，然后一个红外灯通过，只烧结披有碳黑的粉末，这使得整个层的物体烧结只需要几秒钟，这也使得打印速度会比现有技术快10-100倍。

连续液态表面打印技术基本成熟。这种技术采用光和氧气，以便处理和抑制感光性的树脂，使得打印物体的速度可以比现有的市面3D打印机快25-100倍。

陶瓷纳米颗粒喷射技术具有革命性意义。业内专家认为，一旦该技术可打印高致密度金属零件并实现商品化，3D打印对制造业的革命就开始了。2016年11月15日，以色列3D打印巨头XJet创始人兼首席行政官HananGothait在德国法兰克福国际精密成型及3D打印制造展览会上展示说道，“纳米颗粒喷射是一种颠覆性的技术，它实现了全新的精度水平、材料特性和简易的后处理操作，你无需再忍受复杂的支撑结构设计、去除过程。还可以实现个性定制部件和相对大批量的小型部件制造。”

“大规模制造”成为可能。3DSystem公司主要生产三维立体打印机，他们已经在研究“大规模制造”的设备，据说这种设备比普通设备快50倍。目前国内也有一些3D打印企业也在专注该领域的研究，一些业内专家认为，能够实现“大规模制造”的3D打印设备将会改变制造业甚至改变整个经济体。不过，真正意义上的3D打印设备“大规模制造”技术要在2017年实现并不现实。

个性化生产成为常态

3D打印综合应用了信息技术、新材料技术、数字制造技术等诸多学科，适用于复杂构件制造、个性化、定制化制造，它在缩短研发周期、降低制造成本、优化零件结构上有着无可比拟的优势。消费者可以根据自己的需求量身定制产品，人人都是创造的主体，从而改变以集约式、标准化为代表的传统大规模生产方式，使“社会化制造”及“分布式制造”成为可能。

用户可以根据自己确切的具体信息进行定制个性化的产品，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，以此获得竞争优势。市场上，个性化定制设计目前很受欢迎，随着3D打印技术的不断发展与成本的降低，3D打印技术走入千家万户是完全可能的。

徽西锐三维打印科技公司董事长余金湖认为，今后这个行业将更多地采用“云制造”的模式，人们把自己的需求发到网络上，其他人将根据想法形成的创意设计反馈回来，经过选择和比价，成为一种新的个性化交易模式。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所高级研究员张文武说：“今后10年内可能是3D打印技术快速发展的阶段，无论是制造工艺还是材料方面，都会有大规模的成本下降和技术工艺的成熟”。

3d打印材料篇3

关键词：3D打印技g；航空航天材料；智能化设计；作用

中图分类号：TP399文献标识码：A文章编号：1671-2064（2017）01-0103-01

随着科学技术的不断发展，航空航天领域也呈现出前所未有的发展新态势。航空航天材料的设计也在向多样化、智能化及信息化方向发展。但是在材料的设计过程中仍然面临着设计成本高、设计精确度要求高等问题，这就要求设计者们必须严密地设计出需要的航空材料，并且尽可能地减小误差，这也给设计者带来了很大的技术难题。3D打印技术为此类问题的解决提供了新的方案[1]。

13D打印技术的概念及发展特点

1.13D打印技术的概念

3D打印技术即一种快速打印样品成型技术。其原理是将金属粉末或塑料粉末等当做打印“墨”，根据数字模型要求，再通过逐层打印的方式打印出成品，这种技术在国外也被称为“增材制造”。3D打印技术的发展得益于计算机技术的不断创新与突破，其打破了传统打印的意义。此外，随着3D打印技术的不断完善与成熟，其越来越多地应用于生活、社会活动以及高科技等各个方面，诸如航天航空领域，对于我国高科技的发展有着重要的意义。

1.23D打印技术的发展特点

3D打印技术发展历程大致如下：1984年的基于数字资源的三维立体模型打印技术、1993年发明的3D印刷技术（3DP）、1996年具有真正意义上的的“3D打印机”问世、2005年第一台彩色“3D打印机”――Spe问世、2010年可以打印整个身躯轿车的“3D打印机”出现、2011年能够打印飞机的“3D打印机”出现。3D打印技术在不断朝着复杂、多样化以及高科技等领域的方向发展。因为其不需要传统的机械加工或制造模具就能直接根据计算机图形数据生成任何形状的物体，极大地缩短了产品的生产周期，提高了产品的生产效率。这对航空航天材料的智能设计起着很大的作用[2]。

23D打印技术运用于航空航天材料设计上的优势

2.1节省材料

一个飞机机身的模型需要许多零件和部分组成，而应用3D打印技术之后，不用剔除航空材料的边角料，提高了材料的利用率。此外，3D打印技术取代了传统的大规模、占用空间以及耗人力等的生产线，从而最大化地节省了材料，降低了成本。

2.2制作材料精度高

材料的精确设计是确保航天航空领域安全发展以及快速发展的最基本要求。而传统的材料设计技术无法保证人为的错误以及将误差降到最低等，这就限制了航天航空的发展。因此，3D打印技术运用于航天航空领域时，给航空航天的智能化材料设计带来的将是质的飞跃与创新。

2.3无需传统模具

3D打印技术在智能化材料设计过程中不用使用传统的刀具、机床以及其他磨具，通过将产品的外形等通过计算机技术如AUTOCAD技术设计出来，然后直接打印生成实物产品。这在很大程度上简化了传统磨具下的制造工艺。

2.4缩短材料制作周期

3D打印技术可以自动、快速、直接和精准地将计算机中的三维设计转化为实物模型，甚至能够直接制造零件和模具，绕过了传统的制造工序，从而有效地缩短了材料设计的研发与制作周期。

33D打印技术对航空航天材料智能化设计的促进作用

3.1促进了航空航天材料设计技术的革新

3D打印技术的运用加快了其材料智能化的设计进程，打破了传统的设计思维和方法，使得航天领域设计技术的不断发展及完善，更是将高科技与制造业设计的结合推向了一个新的高度，加快了智能设计技术的发展与革新。

3.2促进了航空航天材料设计成本的降低

在航空领域，不管是创新设计还是机械制造，都需要严密规整的模型。在造一架飞机时，要经过无数的模型模拟，而每一次模型的制造以及模拟都需要很大的财力支持。而应用3D打印技术，这种资金消耗将得到大幅度降低。3D打印技术依靠高精确度使得设计时模型能够精准使用物料，这使得设计材料时所使用的资金的到合理的运用。

3.3促进了航空航天材料设计的创意性发展

在航空航天领域，其运用3D打印技术可以促进材料设计的智能创新，可以促进飞机机身的多形状化发展、零件的多颜色发展等。在使用3D打印技术之后，我们有理由期待一种更先进更具有创意性的航空航天产品。

3.4促进航空航天材料设计的人性化发展

运用3D打印技术实现材料设计智能化之后，材料制作可以向着个性化、多样化方向发展，例如：我们可以根据每家航空公司理念等的不同设计出富有个性化、突出其理念的产品，而不是趋同的制作，比如航天飞机上的座椅可以根据员工的操作习惯以及身体结构量身“3D”打造。这体现出材料制作的个性化，而这得益于3D打印技术的运用。

4结语

综上所述，笔者认为基于计算机技术的3D打印技术以其高精确度、高生产率等特点将快速融入航空航天领域材料的智能化设计。但是，目前该技术仍然存在着强度低、材料存在局限性等缺点，因而其应用范围还不是太广泛。不过我们相信，3D打印技术的进一步完善会深刻的影响我们生活。

参考文献：

3d打印材料篇4

工业4.0背景下

3D打印必受热捧

3D打印技术完美地契合了工业4.0制造智能化、资源效率化和产品人性化的理念，因此成为广大国家发展的重点。2012年，奥巴马针对美国制造业提出了一系列发展方案，将3D打印列为11项重要技术之一，并联合研发机构、高等院校、制造商，建立了国家3D打印研究所。3D打印是一场制造技术的革命，对中国制造业升级至关重要。我国从20世纪90年代起研发3D打印技术，目前，清华大学、北京航空航天大学、西安交通大学、华中科技大学、北京隆源公司等研究机构与企业，已经在3D打印设备和材料领域取得一定研究成果。2012年10月，中国3D打印技术产业联盟成立，2013年，中国3D打印技术产业创新中心（南京、潍坊、珠海）相继成立。2013年，3D打印入选国家“863”计划，国家将提供4000万人民币作为研究基金来支持3D打印核心技术的发展，北京将投入15亿人民币支持3D打印技术。2015年2月，工业和信息化部下发《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》，对3D产业的发展做出了整体计划，未来相关产业政策的出台在预料之中。

定制化生产制造

是3D打印主要发展方向

基于3D打印低成本定制化的优势，航空工业、生物医学和个人消费是其最具潜力的应用领域。“十三五”期间，我国3D打印将率先在航空工业领域获得广泛应用。2013年1月，“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”获国家技术发明奖一等奖，我国成为世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激光快速成形及技术的国家、世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造且付诸实用的国家，航空部门和汽车制造等工业领域是该类3D打印技术最能发挥优势的领域，未来几年其应用将步入快速成长期。

3D打印在生物医学领域的应用初步显现，目前正在探索的应用主要有假牙和假肢，当3D打印技术与医学影像建模、仿真技术结合之后，还能够在人工假体、植入体、人工组织器官的制造方面得到广泛应用。随着打印设备和打印材料技术的进一步突破、成本的进一步下降，3D打印在个人消费领域（食品、艺术品、个性化物品等）也将得到进一步发展。“十三五”期间，3D打印将深刻影响制造企业的生产方式，引领制造业从标准化和精益化生产步入定制化生产。经过“十三五”的夯实发展，到“十四五”期间，借助网络和信息技术，我国有望初步形成以“个体创意+社区共建+云制造”为代表的新的制造业模式。

3D打印产业化发展

3d打印材料篇5

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。2023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：