【導(dǎo)讀】本文數(shù)據(jù)和案例均引用自互聯(lián)網(wǎng)，故個(gè)別數(shù)據(jù)和觀點(diǎn)之間會(huì)有沖突的地。方，都擺出來(lái)，供讀者自行判斷?；蛭矬w的三維模型數(shù)據(jù)，通過(guò)成型設(shè)備以材料累加的方式制成實(shí)物模型的技術(shù)，被認(rèn)為是近20年來(lái)制造領(lǐng)域的一個(gè)重大成果。它集機(jī)械工程、CAD、逆向工程技。形象地講，快速成形系統(tǒng)就像是一臺(tái)"立體打印機(jī)"，因此得名“3D打印機(jī)”。喻為一個(gè)"積分"的過(guò)程。比較成熟的有SLS、SLA、LOM和FDM等方法。度激光將材料粉末烤結(jié)，直至成型。其整個(gè)工藝過(guò)程包括CAD模型的建立及數(shù)據(jù)。處理、鋪粉、燒結(jié)以及后處理等。粉末完成一層后，工作活塞下降。目前，可成功進(jìn)行SLS成型加工的材料有石。雜的支撐系統(tǒng)，所以SLS的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。來(lái)，SLS形技術(shù)在金屬材料領(lǐng)域中研究方向應(yīng)該是單元體系金屬零件燒結(jié)成型，件的具體功能及經(jīng)濟(jì)要求來(lái)燒結(jié)形成具有功能梯度和結(jié)構(gòu)梯度的零件。以及專用的快速成型材料的出現(xiàn)，SLS技術(shù)的研究和引用將進(jìn)入一個(gè)新的境界。

　　

【正文】 ，但用戶也將為此承擔(dān) 150 美元 /升的打印基料開支。據(jù)悉， Form1 的單層打印厚度僅為25 微米，比 MakerBot 的新 Replicator 2 打印機(jī)的 100 微米要薄 75%，因?yàn)榫鹊脑颍?Form1 比其他產(chǎn)品的構(gòu)建體積要更小，構(gòu)建體積最大為 125 x 125 x 165mm。該公司正在 全力推進(jìn) Form1 產(chǎn)品，以替代其他廉價(jià)的 3D 打印機(jī)。目前，在Kickstarter 網(wǎng)站上此款產(chǎn)品售價(jià)為 2499 美元 (約合人民幣 15747 元 )。 1999 年 3D Systems 的 SLA 7000 要價(jià) 80 萬(wàn)美元，而公司今年年初推出的 Cube 要價(jià)僅 1299 美元。最近創(chuàng)立的 Soldoodle 所生產(chǎn)的 3D 打印機(jī)僅 499 美元（ Basic 版）。而在 Kickstarter 上，出現(xiàn)了售價(jià)僅為 300 美元的 3D 打印機(jī) Makibox。 打印服務(wù) 當(dāng)前，消費(fèi)者不一定會(huì)購(gòu)置一 臺(tái) 價(jià)格和性能都有待改善 的 3D 打印機(jī)，用戶不一定對(duì) 打印所需的 3D 繪圖 軟件 、打印需設(shè)置的工藝參數(shù) 了若指掌，但他們對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品的追求欲是存在的。因此當(dāng)我們看到，在工業(yè)級(jí)和個(gè)人桌面級(jí) 3D 打印機(jī)市場(chǎng)之外， 3D 打印服務(wù)社區(qū) Shapeways 2021 年已經(jīng)代為打印超過(guò) 75 萬(wàn)份個(gè)人作品時(shí)，完全可以想象 —— 不管是你的個(gè)性手機(jī)外殼，還是你和愛人擁有的戒指，未來(lái)它們都將可能是 3D 打印而成。 國(guó)外 3D 打印服務(wù)公司例子報(bào)道： GPI 公司完成了金屬 3D 打印機(jī)，激光金屬粉末燒結(jié) (DMLS)設(shè)備 EOSINT M280 的安裝。升級(jí)前 GPI 公司采用 EOSINT M270 制造金屬組件。相比傳統(tǒng)的 CNC 數(shù)控加工方式，激光金屬粉末燒結(jié)（ DMLS）模式在制造復(fù)雜組件方面具有更多的優(yōu)勢(shì)。 DMLS 最大的應(yīng)用之一是可設(shè)計(jì)異型冷卻水路(Conformal Cooling Channel)，達(dá)到最佳冷卻效果，減少注入成型時(shí)間即交貨時(shí)間并降低成本。 DMLS 采用的是純金屬燒結(jié)， GPI 模型公司可提供的材料包括 鈷鉻合金，不銹鋼，工業(yè)鋼，青銅合金，鈦合金，鎳鋁合金。粉末平均粒徑可低至 20μ m。高品質(zhì)，精密，清潔的模型可在數(shù)小時(shí)內(nèi)制作完成并在幾 天內(nèi)運(yùn)達(dá)客戶。 GPI 模型公司的其他服務(wù)包括光固化（ SLA），選擇性激光燒結(jié)（ SLS），三維打印（ 3DP），熔融沉積成型（ FDM），室溫硫化（ RTV），熔模精密鑄造，模具，數(shù)控加工，整理和繪畫，激光掃描及包裝服務(wù)。 3D 打印機(jī)商機(jī)催生了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)平臺(tái)。 3D Systems 就經(jīng)營(yíng)一家名為 的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其工作原理類似蘋果的 iTunes 和谷歌的 Android 應(yīng)用商店。 3D 打印機(jī)擁有者可以下載任何設(shè)計(jì)模型，打印自己心儀的物品。 位居杭州下沙工業(yè)區(qū)的杭州先臨三維科技股份有限公司( 3D 打印公司，可以向客戶提供快速三維掃描、快速制造、快速模具、三維測(cè)繪等服務(wù)。作為德國(guó) EOS公司在中國(guó)大陸地區(qū)唯一的授權(quán)經(jīng)銷商，以及國(guó)內(nèi) 3D 打印技術(shù)種類最齊全的設(shè)備及服務(wù)提供商，先臨三維致力于為中國(guó)的制造業(yè)、醫(yī)療、教育、文創(chuàng)等領(lǐng)域的客戶提供全面、完整、創(chuàng)新的三維數(shù)字技術(shù)解決方案。目前，先臨三維擁有十幾個(gè)型號(hào)的 3D 打印機(jī)，掌握六種生產(chǎn)工藝。先臨三維的現(xiàn)有設(shè)備主要來(lái)自歐美等國(guó)制造。一臺(tái)從德國(guó) EOS 公司引進(jìn)的設(shè)備 (EOS M280 金屬 3D 打印機(jī) )售價(jià)近 400萬(wàn)元人民幣，它是基于高性能材料 (塑料與金屬 )的高端 3D 打印機(jī)。 業(yè)內(nèi)人士介紹，和美國(guó)相比，中國(guó)缺少 DIY 和創(chuàng)意設(shè)計(jì)的習(xí)慣，所以 3D 打印機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)往往得不到發(fā)揮，要成為主流的生產(chǎn)制造技術(shù)還需要時(shí)間。此外，國(guó)外 3D 打印機(jī)售價(jià)過(guò)高，而且有些限制出口，國(guó)產(chǎn) 3D 打印機(jī)在 精度、速度和打印的尺寸上還無(wú)法滿足商用的需求 ，在 幾何圖形優(yōu)化、描繪和材質(zhì)貼圖、對(duì)切割和中空部件做打印準(zhǔn)備、支持任意三維 軟件 生成的數(shù)據(jù)和對(duì)超大模型的自動(dòng)分段等方面還需要進(jìn)一步提升 。 全球銷售額預(yù)測(cè) 科技行業(yè)獨(dú)立咨詢公司 Wohlers Associates 已連續(xù)追蹤 3D 打印行業(yè) 17 年， 2021年的分析報(bào)告顯示， 2021 年全球 3D 打印產(chǎn)品和服務(wù)的銷售額達(dá)到 17 億美元 (不過(guò)這一數(shù)字僅占全球制造市場(chǎng)的 %)，而其中打印最終成品占到近四分之一，是 2021 年的兩倍。 預(yù)計(jì) 2021 年將增長(zhǎng) 25%至 億美元， 預(yù)計(jì) 2021 年， 3D打印行業(yè)銷售額將增加至 37 億美元，到 2021 年，該行業(yè)的收入將達(dá) 69 億美元，其中成品生產(chǎn)預(yù)計(jì)將占 80%。 盡管種種跡象顯示數(shù)字化制造業(yè)時(shí)代正在慢慢臨近，但對(duì)于再度被市場(chǎng)熱炒的 3D 打印機(jī)而言，距離工業(yè)規(guī)模應(yīng)用甚至飛入尋常百 姓家，還有一段路要走。 (點(diǎn)評(píng)： 2021 年 17 億美元， 2021 年 69 億美元， 9 年里增長(zhǎng)的速度 /額度還真不算快 /大，這是革命嗎？ ) 7. 七 .目前的推廣 /應(yīng)用的局限處 /瓶頸 3D 打印技術(shù)雖然已有近 20 年的發(fā)展歷程，但要真的走入社會(huì)大眾之中，成為主流的生產(chǎn)制造技術(shù)，目前仍存在推廣 /普及 /應(yīng)用的局限處 /瓶頸 /障礙： 成本（耗材的價(jià)格） 廣東某券商分析師告訴《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者， 3D 打印技術(shù)在海外已經(jīng)出現(xiàn)了20 余年，但市場(chǎng)規(guī)模并沒有想象那么大，主要原因還是技術(shù)分散，有熔積成型，也有激光燒結(jié)，而且市場(chǎng)有不同細(xì)分， 3D 打印行業(yè)還沒有普適性的、也就是萬(wàn)能的通用技術(shù)，推廣上自然就有難度。上述分析師認(rèn)為，該技術(shù)并不像智能手機(jī)一樣，市場(chǎng)可以迅速開拓?！?目前該技術(shù)做做樣品和教學(xué)還可以，但需要指出的是，這些應(yīng)用都是不計(jì)成本的?？赡芤院?這個(gè)行業(yè)會(huì)發(fā)展成像惠普打印機(jī)一樣，設(shè)備很便宜，賺取耗材的錢 。 3D 打印技術(shù)難點(diǎn)主要在于硬件，最典型的就是打印材料。目前，不同品牌的 3D打印機(jī)能支持不同的材料，樹脂、尼龍、石膏、塑料使用較為普遍，隨著業(yè)界研發(fā)的進(jìn)步，支持鈦、不銹鋼或鋁、鐵金屬材料的打印機(jī)也已經(jīng)出現(xiàn)。不過(guò)，大多數(shù)個(gè)人桌面級(jí) 3D 打印機(jī)只能 使用易加工、便于回收的塑料，其他只限于工業(yè)級(jí)3D 打印機(jī)使用。對(duì)于工業(yè)級(jí)打印機(jī)來(lái)說(shuō)，所用材料既要滿足打印精細(xì)度，還要滿足強(qiáng)度， 這類材料的研發(fā)成本至少是千萬(wàn)元級(jí)別 。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前已經(jīng)研究出可以使用在 3D 打印機(jī)上的材料約有 14 種，在此基礎(chǔ)上又可混搭出 107 種。這些材料多為粉末或者黏稠的液體，從價(jià)格上來(lái)看，便宜的幾百塊一公斤，最貴的一公斤則要 4 萬(wàn)元以上。 耗材的缺乏，也直接關(guān)系到 3D 打印的價(jià)格 。黃智拿著一件 3D 打印品對(duì)證券時(shí)報(bào)記者說(shuō)， “ 這是一件飛機(jī)零部件， 打印這種樣品的金屬粉末耗材一斤就要賣 4萬(wàn)元，所以 3D 打印樣品至少要賣 2 萬(wàn)元。但是，如果采用傳統(tǒng)的工藝去工廠開模打樣，幾千元就可以做到。 ” 直接面向市場(chǎng)的先臨三維對(duì)耗材難題感受最深。因?yàn)閮r(jià)格的問(wèn)題，他們很多客戶往往望而止步，除非在需求緊急的情況下。否則，客戶們還是通過(guò)傳統(tǒng)的方式。 “基于激光或其他光源的成型技術(shù)因設(shè)備造價(jià)和制作模型成本高昂，因而只在一些特殊領(lǐng)域有所應(yīng)用。” 在某些情況下， 3D 打印產(chǎn)品最終耗費(fèi)的成本和零售店產(chǎn)品的價(jià)格差不多， 3D 打印不具備規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)，價(jià)格方面的優(yōu)勢(shì)尚不明顯。所以對(duì)于大多數(shù)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，不管你是打印 1 件還是 100 件，價(jià)格都相差 無(wú)幾。 打印材料（耗材）的多樣性 /可用性 耗材的局限性是 3D 打印不得不面對(duì)的現(xiàn)實(shí)。目前， 3D 打印的耗材非常有限，現(xiàn)有的市場(chǎng)上的耗材多為石膏、無(wú)機(jī)粉料、光敏樹脂、塑料等。如果真要 “ 打印 ”房屋或汽車，光靠這些材料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。 比如最重要的金屬構(gòu)件，這恰恰是3D 打印的軟肋 。 最大的挑戰(zhàn)在于 3D 打印材料的可用性。 Shapeways 表示他們正在努力為用戶提供更多的 3D 打印材質(zhì)，如蠟，鈦、金等高端金屬，可以的話，甚至是木材也在考慮范圍之列。另外， Xerox PARC 的研究人員正在致力于可打印電子產(chǎn)品的研究，如隨機(jī)存儲(chǔ)器，傳感器以及晶體管等。 打印的精度 成型精度和質(zhì)量問(wèn)題 ，也在困擾先臨三維。他們稱，由于 3D打印工藝發(fā)展還不完善，特別是對(duì)快速成型 軟件 技術(shù) 的研究還不成熟， 目前快速成型零件的精度及表面質(zhì)量大多不能滿足工程直接使用，不能作為功能性部件，只能做原型使用。 材料越細(xì)，每一層就更薄，做出來(lái)的東西精度就越高。就現(xiàn)有的個(gè)人桌面級(jí) 3D打印機(jī)而言，打印的每層材料厚度最低為 毫米。雖然做小玩具、模型綽綽有余，但生成的實(shí)物從精度到復(fù)雜度都不夠理想，甚至比普通的注塑成型產(chǎn)品還粗糙。對(duì)于這樣一類個(gè)人桌面級(jí)打印機(jī)，顯然其目標(biāo)用戶還停留于設(shè)計(jì)愛好者層面，難以覆蓋至更多的人群。 打印的速度 現(xiàn)階段， 3D 打印機(jī)無(wú)法作為大規(guī)模生產(chǎn)的手段，只能作用于原型開發(fā)或者單件制造。在生產(chǎn)效率上， 3D 打印技術(shù)雖發(fā)端于 “ 快速成型 ” ，耗時(shí)還是得以小時(shí)來(lái)計(jì)，尚難滿足批量生產(chǎn)的要求。無(wú)論是性能雖好但價(jià)格高昂的工業(yè)級(jí) 3D 打印機(jī)，還是性價(jià)與之對(duì)立的個(gè)人桌面級(jí)打印機(jī)，要 真正革傳統(tǒng)工業(yè)的命，都距 “ 神器 ” 目標(biāo)尚遠(yuǎn)。 成品 力學(xué)性能 3D 打印出來(lái)的成品的力學(xué)性能 ，如強(qiáng)度、構(gòu)件疲勞、斷裂韌性等主要力學(xué)性能 ，與鑄件、鍛件相比，往往不如。 以 Stratasys 公司 3D 打印車為例，車子固然能 “ 打印 ” 出來(lái)了，但是否能在路上順利跑起來(lái) ?使用壽命又有多長(zhǎng) ?從現(xiàn)有的技術(shù)來(lái)看，恐怕有點(diǎn)夠嗆：由于采用層層疊加的增材制造工藝，層和層之間的粘結(jié)再緊密，也無(wú)法和傳統(tǒng)模具整體澆鑄而成的零件相媲美，這意味著在一定外力條件下， “ 打印 ” 的部件很可能會(huì)散架。 用戶對(duì) 3D 繪圖 軟件 /CAD 軟件 的掌握 3D 打印機(jī)并非問(wèn)題所在。在開始生產(chǎn)前，還需要生產(chǎn)物體的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)文件，以及 專門 軟件 來(lái)告訴打印機(jī)如何鋪設(shè)材料的連續(xù)層 。工人需要使用 CAD軟件 在計(jì)算機(jī)上面進(jìn)行設(shè)計(jì)，或者在開源文檔庫(kù)中下載標(biāo)準(zhǔn)物體的文件。 3D 打印技術(shù)需要依靠數(shù)字模型來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，但是對(duì)普通用戶來(lái)說(shuō)學(xué)會(huì)使用 CAD工具還是有一定難度的。 知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù) 3D 打印技術(shù)的意義不僅在于改變資本和工作的分配模式，而且也在于它能改變知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)則。該技術(shù)的出現(xiàn)使制造業(yè)的成功不再取決于生產(chǎn)規(guī)模，而取決于創(chuàng)意。然而，單靠創(chuàng)意也是很危險(xiǎn)的，模仿者和創(chuàng)新者都能輕而易舉地在市場(chǎng)上快速推出新產(chǎn)品。因此，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)可能將前所未有地變得比以前更短。一旦物品能用數(shù)字文件來(lái)描述，它們就會(huì)變得很容易復(fù)制和傳播。現(xiàn)如今看似與此無(wú)關(guān)的實(shí)體物品一旦被數(shù)字化，就極有可能像當(dāng)初的音樂領(lǐng)域一樣面臨盜版的威脅。 小結(jié)語(yǔ) : “新買了一臺(tái) RepRap(注： DIY3D 打印機(jī) )，參數(shù)調(diào)節(jié)好了，感覺還不錯(cuò)！加 工優(yōu)點(diǎn)就是一次成型，干凈無(wú)切屑，包括中空、倒鉤甚至螺紋在內(nèi)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)都可以做出來(lái)，但缺點(diǎn)是精度不太高，再調(diào)節(jié)一下會(huì)更好??”在國(guó)內(nèi)某知名的綜合模型論壇上，一位網(wǎng)友興奮地發(fā)布了自己購(gòu)買家用 3D 打印機(jī)后的體驗(yàn)帖。由于不需要繁復(fù)的組裝流程， 3D 打印技術(shù)對(duì)每一個(gè)模型發(fā)燒友來(lái)說(shuō)都是令人興奮的。然而，要普通消費(fèi)者中推廣 3D 打印技術(shù)卻并不容易。首先，并非所有人都精通3D 繪圖 軟件 ，目前恐怕更多需要求助于專業(yè)的 3D 打印公司。此外，現(xiàn)有的可打印原料較少也是一大瓶頸。此外， 3D 打印價(jià)格昂貴也是制約其發(fā)展的重要原因之一。 目前 3D 打印技術(shù)僅可在形狀、顏色、材質(zhì)方面具備創(chuàng)造自由度，但離功能實(shí)現(xiàn)還有很多細(xì)節(jié)需研究。 現(xiàn)有 3D打印技術(shù)成熟度低，不利于規(guī)模應(yīng)用。 問(wèn)： 3D 打印機(jī)是萬(wàn)能的嗎？ 答：至少目前 3D 打印機(jī)并不是萬(wàn)能的，它的生產(chǎn)制品受到原料耗材的制約，如果材料學(xué)有突破的話它會(huì)更加完美。 問(wèn)： 3D 打印機(jī)會(huì)取代傳統(tǒng)制造嗎？ 答：目前看來(lái)還不會(huì)，它可以改變傳統(tǒng)制作過(guò)程中某些環(huán)節(jié)，使其更高效更節(jié)省成本。 魯君尚對(duì)記者稱， 3D 打印技術(shù)的確可以改變產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)，但賦予 3D 打印“ 第三次工業(yè)革命 ” 有點(diǎn)言過(guò)其實(shí)。單件小批量、個(gè)性化、及網(wǎng)絡(luò)社區(qū)化生產(chǎn)模式，決定了 3D 打印技術(shù)與傳統(tǒng)的鑄造建模技術(shù)，是一種相輔相成的關(guān)系。 %，這是 3D 打印技術(shù)生產(chǎn)的商品占 2021 年全球制造業(yè)總產(chǎn)出的比重。 3D 打印雖然概念很美，但這個(gè)行業(yè)的發(fā)展還面臨很多瓶頸，在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用還沒有大規(guī)模鋪開。 8. 八 .公開的資源 /資料 金屬 3D激光打印視頻 視頻 :[3D 打印機(jī)制造鈦合金件 ]中國(guó)鈦合金大型構(gòu)件激光成型技術(shù) 金屬 3D 打?。? EOS 視頻 :EOS 激光金屬粉末燒結(jié)系統(tǒng) 開源 3D打印機(jī) (注：這類打印機(jī)都是個(gè)人 /桌面 /家用 /DIY 的打印機(jī)，采用的技術(shù)多用 FDM，而非 SLS，參見第二節(jié)中介紹。（ (制造業(yè)從業(yè)人員對(duì)此有 點(diǎn)小 )失望了吧 ?)） 問(wèn)：什么是開源 3D 打印機(jī)？ 答：開源是指某公司設(shè)計(jì)出一個(gè)產(chǎn)品，這個(gè)產(chǎn)品的核心技術(shù)對(duì)外免費(fèi)開放，允許二次開發(fā)不存在技術(shù)專利。開源 3D 打印機(jī)對(duì)這個(gè)行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)很大的幫助，通過(guò)愛好者對(duì)開源 3D 打印機(jī)的