一個(gè)快速成型技術(shù)的一種新型行業(yè)――3D打印，逐漸吸引了人們的眼球，成為國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。它以無縫制造、快速成型，并且適用于制造各種各樣復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的優(yōu)勢區(qū)別于傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工方式。同時(shí)，3D打印也是集計(jì)算機(jī)科學(xué)、材料科學(xué)、機(jī)械加工技術(shù)以及掃描等科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)于一體的綜合性技術(shù)，是現(xiàn)代化社會(huì)綜合發(fā)展的一項(xiàng)重要標(biāo)志。

　　一、3D打印技術(shù)的特點(diǎn)及原理

　　3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)打印機(jī)的不同之處在于：第一，它不像傳統(tǒng)打印機(jī)一樣以水墨為材料，而是以粉末狀或絲狀塑料以及玻璃、面粉和尼龍等物質(zhì)為打印材料的。第二，3D打印機(jī)之所以成為“3D”，是因?yàn)槠涑晒辉倬窒抻谖谋拘问?，而是能夠?qū)⑴c之相連的計(jì)算機(jī)內(nèi)虛擬的三維圖形轉(zhuǎn)化成具體的實(shí)物。因此，3D打印是屬于增材制造與快速成型的一種高科技技術(shù)。其主要優(yōu)勢包括：可以隨時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)，尤其是當(dāng)零件批量較小的情況下，避免了由生產(chǎn)線頻繁啟動(dòng)而造成的成本浪費(fèi);由3D打印技術(shù)的原理決定了其在制造過程中不受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的制約，可以制造出結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的實(shí)物，這是傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法很難實(shí)現(xiàn)的;與傳統(tǒng)的減材制造方法相比，增材制造減少了材料的浪費(fèi)，從而有效降低了加工成本。

　　3D打印技術(shù)的基本原理主要分為三個(gè)步驟：首先要在計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)出要打印的物體的三維電子模型，包括其形狀和各個(gè)尺寸等，這個(gè)步驟可以通過現(xiàn)有的一些畫圖軟件來實(shí)現(xiàn)，比如CAD、3Dmax等。其次，在與計(jì)算機(jī)連接的前提下，3D打印機(jī)會(huì)將建立好的三維圖形信息進(jìn)行層層分割，分割的密度與打印機(jī)以及材料有關(guān)。最后，根據(jù)分割之后的每層平面的信息，3D打印機(jī)自動(dòng)確定打印路徑并逐層打印，直到最終成型。其中打印的方式根據(jù)機(jī)器種類的不同，可以是通過高溫或激光燈手段將材料熔化，再一層一層的堆積成型;也可以利用膠水將材料層層粘合。

　　二、3D打印技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　近年來，隨著3D打印技術(shù)的不斷完善，3D打印機(jī)應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)域，包括機(jī)械制造領(lǐng)域、生物醫(yī)療領(lǐng)域、建筑行業(yè)、考古領(lǐng)域、食品行業(yè)等。

　　1.機(jī)械制造領(lǐng)域。隨著全球化的到來，產(chǎn)品的需求越來越多樣化，這就促使了多品種小批量、甚至單件生產(chǎn)的制造方式的轉(zhuǎn)變。3D打印技術(shù)能夠打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件、啟動(dòng)成本較低的優(yōu)勢為單件生產(chǎn)方式的發(fā)展帶來了機(jī)遇。

　　2.生物醫(yī)療領(lǐng)域。近年來已經(jīng)有一些國家利用3D打印技術(shù)制作出了沒有任何排斥作用的器官，此外，骨骼打印以及牙齒的打印也都相繼實(shí)現(xiàn)，為醫(yī)學(xué)的進(jìn)步作出了一定的貢獻(xiàn)。

　　3.建筑行業(yè)。目前，3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用主要是用來制造模型。建筑設(shè)計(jì)師能夠?qū)⑵湓O(shè)計(jì)的建筑模型通過3D打印機(jī)一次性的完美的呈現(xiàn)出來，并完成相應(yīng)的功能評價(jià)，與其他制造模型的方法相比，具有速度較快，制作成本較低的優(yōu)點(diǎn)。除此之外，3D打印技術(shù)還能制造出直接供人居住的房屋。

　　4.考古領(lǐng)域。當(dāng)某些古文物受到損壞，比如出現(xiàn)缺口或者裂縫時(shí)，可以通過3D打印技術(shù)對其進(jìn)行檢測和修復(fù)。

　　5.食品行業(yè)。目前，市場上已經(jīng)存在3D打印機(jī)打印簡單食物的應(yīng)用，例如煎餅等食品。這種技術(shù)不僅可以減少人工的體力勞動(dòng)量，而且打印出的實(shí)物外觀更加精細(xì)，與普通做法的味道也幾乎沒有差別。

　　三、3D打印技術(shù)的發(fā)展前景

　　隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，3D打印也會(huì)受到越來越多的人的重視，其技術(shù)水平也會(huì)不斷提高，功能不斷完善，其發(fā)展前景主要包括以下幾個(gè)方面：

　　1.打印材料的多樣化

　　材料是打印產(chǎn)品的基礎(chǔ)，3D打印的發(fā)展必須有相應(yīng)性能的使用材料為前提條件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前此項(xiàng)技術(shù)在制造業(yè)中所占的份額還非常少，其中的一個(gè)重要原因就是由于打印材料種類的局限性。[5]因此，未來3D打印的材料一定會(huì)向著多樣化的趨勢發(fā)展，新型材料的研發(fā)能夠使得打印機(jī)能夠適用于更多產(chǎn)品的生產(chǎn)和制造。

　　2.打印技術(shù)的創(chuàng)新

　　如果說材料的多樣化是3D打印發(fā)展的基礎(chǔ)，那么技術(shù)的創(chuàng)新和提高則是3D打印發(fā)展的關(guān)鍵。這主要體現(xiàn)在打印出產(chǎn)品的精度、打印速度、打印產(chǎn)品的種類及其智能化水平等方面。

　　3.應(yīng)用范圍的擴(kuò)展

　　目前，雖然3D打印在很多領(lǐng)域都已經(jīng)得到應(yīng)用，但其使用并不普遍也不成熟，例如只有極少數(shù)種類的食品的制作應(yīng)用到了3D打印技術(shù);在建筑、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域其應(yīng)用也具有很大的局限性;還有一些行業(yè)由于各種原因并未涉足此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。因此，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，未來的3D打印將普遍應(yīng)用于各行各業(yè)，為更多的領(lǐng)域發(fā)揮其巨大的作用。

　　4.打印機(jī)價(jià)格的控制

　　雖然與傳統(tǒng)方式相比，3D打印節(jié)省了材料，縮短了生產(chǎn)時(shí)間，從而在一定程度上降低了加工產(chǎn)品的成本。但是現(xiàn)階段3D打印機(jī)本身的價(jià)格還是比較昂貴的，尤其是功能強(qiáng)大、精度要求較高的打印機(jī)，這對一些規(guī)模較小的企業(yè)來說是非常困難的。因此，隨著技術(shù)和材料的不斷完善，3D打印機(jī)本身的制作成本將會(huì)降低，使得設(shè)備不再是技術(shù)應(yīng)用的難題。

　　四、結(jié)論

　　3D打印技術(shù)克服了長期以來傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的局限性，將是我國乃至全世界技術(shù)史上又一偉大飛躍，它為人們的生產(chǎn)生活以及社會(huì)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。同時(shí)，由于其還處于新興和起步階段，各方面還不是很成熟，因此，政府從政策和經(jīng)濟(jì)上也在加大推動(dòng)3D打印發(fā)展的力度，鼓勵(lì)人們?nèi)シe極的探索，爭取早日為人類文明作出貢獻(xiàn)。