前景廣闊的3D打印技術

增材制造(additive manufacturing，AM)技術(也稱為3D打印技術)是20世紀80年代后期發展起來的新型制造技術。目前，增材制造成形材料包含了金屬、非金屬、復合材料、生物材料甚至是生命材料，成形工藝能量源包括激光、電子束、特殊波長光源、電弧以及以上能量源的組合，成形尺寸從微納米元器件到10 m以上大型航空結構件，為現代制造業的發展以及傳統制造業的轉型升級提供了巨大契機。

3D打印技術的優勢

3D打印技術避免了傳統制造業的切割工藝，不需要模具制造。加工速度快，生產周期相對較短。更重要的是，3D打印在制造體積小、結構復雜的物體方面有很大的優勢。通過集成印刷技術，不需要二次加工，通過計算機在線操作實現批量生產和遠程控制。

3D打印技術具有代表性的是熔積成型技術。其工作原理是通過送絲裝置將熱熔長絲材料送入噴嘴。在計算機軟件的控制下，加熱噴嘴擠出軟化的材料，并開始沿著物體的輪廓移動，直到半流動材料的填充和固化完成，從而形成3D打印產品。例如，對于塑料制品的三維打印，通過加熱三維打印機的噴嘴使塑料熔化，擠出后塑料迅速冷卻，并與周圍材料粘合和覆蓋。目前，FDM可以印刷金屬、石蠟、ABS、PLA、人造橡膠等,同時生產3D模型、機械零件、日用品等。廣泛應用于建筑、汽車、航空航天和醫療領域。與傳統機械加工生產相比，FDM技術具有成本低、材料廣泛、原材料利用率高、污染少等優點。

突破瓶頸才能飛速發展

限制3D打印技術發展和應用的主要因素是3D打印材料的特殊性和打印設備的適用性。目前3D打印技術中可用的快速成型材料主要包括高分子材料、金屬材料和無機非金屬。雖然高分子材料在商用3D打印機中得到了廣泛的應用，但其他材料的應用還處于探索的初級階段(例如限于特定的塑料、樹脂和金屬材料，精度只能達到微米級)，因此打印材料數量有限,極大地限制了3D打印技術的推廣。

好在隨著科技的不斷發展和進步，未來會出現更多的成型材料和綜合性能良好的材料，這將為3D打印技術的進一步發展和普及提供很好的支撐。另一方面，隨著3D打印技術可用材料的不斷增加和3D打印機工作能力的不斷提高，3D打印機可打印的實體模型類型將呈現不斷增加的趨勢，3D打印技術的應用領域也將不斷拓展。最重要的是，隨著設備的完善和新興技術的不斷發展，3D打印產品的尺寸精度和材料性能將進一步提高，對傳統機械和手工制造行業的影響將逐步顯現。

拓寬應用領域也將推動3D打印產業全面進步。3D打印將與機器人、人工智能等技術一起，提高制造業生產線的柔性化程度，以更低成本生產定制產品，推動制造業生產方式由大規模生產向個性化定制轉變。同時，憑借節約倉儲和物流成本、快速響應本地市場的優勢，3D打印將推動制造業向本地制造模式發展。此外，3D打印教育深入推廣將會推動創客運動的興起，家庭打印機、小型3D打印店更加普及，人們將能夠制造自己設計的產品。未來，隨著3D打印機、材料和后處理技術的發展，3D打印的應用領域將不斷擴大。