【導(dǎo)讀】本文數(shù)據(jù)和案例均引用自互聯(lián)網(wǎng)，故個別數(shù)據(jù)和觀點之間會有沖突的地。方，都擺出來，供讀者自行判斷。或物體的三維模型數(shù)據(jù)，通過成型設(shè)備以材料累加的方式制成實物模型的技術(shù)，被認為是近20年來制造領(lǐng)域的一個重大成果。它集機械工程、CAD、逆向工程技。形象地講，快速成形系統(tǒng)就像是一臺"立體打印機"，因此得名“3D打印機”。喻為一個"積分"的過程。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。其整個工藝過程包括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)用越來越廣泛。來，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)濟要求來燒結(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)的研究和引用將進入一個新的境界。

　　

【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 打印機的 100 微米要薄 75%，因為精度的原因， 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 Form1 產(chǎn)品，以替代其他廉價的 3D 打印機。目前，在Kickstarter 網(wǎng)站上此款產(chǎn)品售價為 2499 美元 (約合人民幣 15747 元 )。 1999 年 3D Systems 的 SLA 7000 要價 80 萬美元，而公司今年年初推出的 Cube 要價僅 1299 美元。最近創(chuàng)立的 Soldoodle 所生產(chǎn)的 3D 打印機僅 499 美元（ Basic 版）。而在 Kickstarter 上，出現(xiàn)了售價僅為 300 美元的 3D 打印機 Makibox。 打印服務(wù) 當(dāng)前，消費者不一定會購置一 臺 價格和性能都有待改善 的 3D 打印機，用戶不一定對 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，但他們對個性化產(chǎn)品的追求欲是存在的。因此當(dāng)我們看到，在工業(yè)級和個人桌面級 3D 打印機市場之外， 3D 打印服務(wù)社區(qū) Shapeways 2021 年已經(jīng)代為打印超過 75 萬份個人作品時，完全可以想象 —— 不管是你的個性手機外殼，還是你和愛人擁有的戒指，未來它們都將可能是 3D 打印而成。 國外 3D 打印服務(wù)公司例子報道： GPI 公司完成了金屬 3D 打印機，激光金屬粉末燒結(jié) (DMLS)設(shè)備 EOSINT M280 的安裝。升級前 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。 DMLS 最大的應(yīng)用之一是可設(shè)計異型冷卻水路(Conformal Cooling Channel)，達到最佳冷卻效果，減少注入成型時間即交貨時間并降低成本。 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)小時內(nèi)制作完成并在幾 天內(nèi)運達客戶。 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?。?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 打印機商機催生了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計平臺。 3D Systems 就經(jīng)營一家名為 的設(shè)計平臺，其工作原理類似蘋果的 iTunes 和谷歌的 Android 應(yīng)用商店。 3D 打印機擁有者可以下載任何設(shè)計模型，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、三維測繪等服務(wù)。作為德國 EOS公司在中國大陸地區(qū)唯一的授權(quán)經(jīng)銷商，以及國內(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型號的 3D 打印機，掌握六種生產(chǎn)工藝。先臨三維的現(xiàn)有設(shè)備主要來自歐美等國制造。一臺從德國 EOS 公司引進的設(shè)備 (EOS M280 金屬 3D 打印機 )售價近 400萬元人民幣，它是基于高性能材料 (塑料與金屬 )的高端 3D 打印機。 業(yè)內(nèi)人士介紹，和美國相比，中國缺少 DIY 和創(chuàng)意設(shè)計的習(xí)慣，所以 3D 打印機的最大優(yōu)勢往往得不到發(fā)揮，要成為主流的生產(chǎn)制造技術(shù)還需要時間。此外，國外 3D 打印機售價過高，而且有些限制出口，國產(chǎn) 3D 打印機在 精度、速度和打印的尺寸上還無法滿足商用的需求 ，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)和對超大模型的自動分段等方面還需要進一步提升 。 全球銷售額預(yù)測 科技行業(yè)獨立咨詢公司 Wohlers Associates 已連續(xù)追蹤 3D 打印行業(yè) 17 年， 2021年的分析報告顯示， 2021 年全球 3D 打印產(chǎn)品和服務(wù)的銷售額達到 17 億美元 (不過這一數(shù)字僅占全球制造市場的 %)，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 2021 年將增長 25%至 億美元， 預(yù)計 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 69 億美元，其中成品生產(chǎn)預(yù)計將占 80%。 盡管種種跡象顯示數(shù)字化制造業(yè)時代正在慢慢臨近，但對于再度被市場熱炒的 3D 打印機而言，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。 (點評： 2021 年 17 億美元， 2021 年 69 億美元， 9 年里增長的速度 /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（耗材的價格） 廣東某券商分析師告訴《每日經(jīng)濟新聞》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)，而且市場有不同細分， 3D 打印行業(yè)還沒有普適性的、也就是萬能的通用技術(shù)，推廣上自然就有難度。上述分析師認為，該技術(shù)并不像智能手機一樣，市場可以迅速開拓。“ 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)用都是不計成本的?？赡芤院?這個行業(yè)會發(fā)展成像惠普打印機一樣，設(shè)備很便宜，賺取耗材的錢 。 3D 打印技術(shù)難點主要在于硬件，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)的進步，支持鈦、不銹鋼或鋁、鐵金屬材料的打印機也已經(jīng)出現(xiàn)。不過，大多數(shù)個人桌面級 3D 打印機只能 使用易加工、便于回收的塑料，其他只限于工業(yè)級3D 打印機使用。對于工業(yè)級打印機來說，所用材料既要滿足打印精細度，還要滿足強度， 這類材料的研發(fā)成本至少是千萬元級別 。 據(jù)統(tǒng)計，目前已經(jīng)研究出可以使用在 3D 打印機上的材料約有 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，從價格上來看，便宜的幾百塊一公斤，最貴的一公斤則要 4 萬元以上。 耗材的缺乏，也直接關(guān)系到 3D 打印的價格 。黃智拿著一件 3D 打印品對證券時報記者說， “ 這是一件飛機零部件， 打印這種樣品的金屬粉末耗材一斤就要賣 4萬元，所以 3D 打印樣品至少要賣 2 萬元。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。 ” 直接面向市場的先臨三維對耗材難題感受最深。因為價格的問題，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)品最終耗費的成本和零售店產(chǎn)品的價格差不多， 3D 打印不具備規(guī)模經(jīng)濟的優(yōu)勢，價格方面的優(yōu)勢尚不明顯。所以對于大多數(shù)產(chǎn)品來說，不管你是打印 1 件還是 100 件，價格都相差 無幾。 打印材料（耗材）的多樣性 /可用性 耗材的局限性是 3D 打印不得不面對的現(xiàn)實。目前， 3D 打印的耗材非常有限，現(xiàn)有的市場上的耗材多為石膏、無機粉料、光敏樹脂、塑料等。如果真要 “ 打印 ”房屋或汽車，光靠這些材料是遠遠不夠的。 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，如隨機存儲器，傳感器以及晶體管等。 打印的精度 成型精度和質(zhì)量問題 ，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，每一層就更薄，做出來的東西精度就越高。就現(xiàn)有的個人桌面級 3D打印機而言，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。對于這樣一類個人桌面級打印機，顯然其目標(biāo)用戶還停留于設(shè)計愛好者層面，難以覆蓋至更多的人群。 打印的速度 現(xiàn)階段， 3D 打印機無法作為大規(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 ” ，耗時還是得以小時來計，尚難滿足批量生產(chǎn)的要求。無論是性能雖好但價格高昂的工業(yè)級 3D 打印機，還是性價與之對立的個人桌面級打印機，要 真正革傳統(tǒng)工業(yè)的命，都距 “ 神器 ” 目標(biāo)尚遠。 成品 力學(xué)性能 3D 打印出來的成品的力學(xué)性能 ，如強度、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 ” 出來了，但是否能在路上順利跑起來 ?使用壽命又有多長 ?從現(xiàn)有的技術(shù)來看，恐怕有點夠嗆：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 ” 的部件很可能會散架。 用戶對 3D 繪圖 軟件 /CAD 軟件 的掌握 3D 打印機并非問題所在。在開始生產(chǎn)前，還需要生產(chǎn)物體的計算機輔助設(shè)計 (CAD)文件，以及 專門 軟件 來告訴打印機如何鋪設(shè)材料的連續(xù)層 。工人需要使用 CAD軟件 在計算機上面進行設(shè)計，或者在開源文檔庫中下載標(biāo)準(zhǔn)物體的文件。 3D 打印技術(shù)需要依靠數(shù)字模型來進行生產(chǎn)，但是對普通用戶來說學(xué)會使用 CAD工具還是有一定難度的。 知識產(chǎn)權(quán)的保護 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)意也是很危險的，模仿者和創(chuàng)新者都能輕而易舉地在市場上快速推出新產(chǎn)品。因此，競爭優(yōu)勢可能將前所未有地變得比以前更短。一旦物品能用數(shù)字文件來描述，它們就會變得很容易復(fù)制和傳播?，F(xiàn)如今看似與此無關(guān)的實體物品一旦被數(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 : “新買了一臺 RepRap(注： DIY3D 打印機 )，參數(shù)調(diào)節(jié)好了，感覺還不錯！加 工優(yōu)點就是一次成型，干凈無切屑，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，但缺點是精度不太高，再調(diào)節(jié)一下會更好??”在國內(nèi)某知名的綜合模型論壇上，一位網(wǎng)友興奮地發(fā)布了自己購買家用 3D 打印機后的體驗帖。由于不需要繁復(fù)的組裝流程， 3D 打印技術(shù)對每一個模型發(fā)燒友來說都是令人興奮的。然而，要普通消費者中推廣 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，但離功能實現(xiàn)還有很多細節(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： 3D 打印機是萬能的嗎？ 答：至少目前 3D 打印機并不是萬能的，它的生產(chǎn)制品受到原料耗材的制約，如果材料學(xué)有突破的話它會更加完美。 問： 3D 打印機會取代傳統(tǒng)制造嗎？ 答：目前看來還不會，它可以改變傳統(tǒng)制作過程中某些環(huán)節(jié)，使其更高效更節(jié)省成本。 魯君尚對記者稱， 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 ” 有點言過其實。單件小批量、個性化、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，但這個行業(yè)的發(fā)展還面臨很多瓶頸，在國內(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 打印機制造鈦合金件 ]中國鈦合金大型構(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 (注：這類打印機都是個人 /桌面 /家用 /DIY 的打印機，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)人員對此有 點小 )失望了吧 ?)） 問：什么是開源 3D 打印機？ 答：開源是指某公司設(shè)計出一個產(chǎn)品，這個產(chǎn)品的核心技術(shù)對外免費開放，允許二次開發(fā)不存在技術(shù)專利。開源 3D 打印機對這個行業(yè)的發(fā)展帶來很大的幫助，通過愛好者對開源 3D 打印機的