【編者按】3D打印技術(shù)最近兩年在國內(nèi)還是比較火屏鳍，你看媒體鋪天蓋地的報(bào)道剩骏，什么3D打印汽車呀斟拘，3D打印房屋呀，3D打印假肢呀捅没，殲20使用3D打印技術(shù)制造呀叭舰，3D打印醫(yī)學(xué)應(yīng)用呀等等。這些全圍繞一個(gè)主題：3D打印舀黄。3D打印為何如此受歡迎忱当？這不僅僅取決于生產(chǎn)廠商有力推廣，也不單單取決于相關(guān)媒體報(bào)道治专，同樣也不只是取決于部分發(fā)燒友的追捧卖陵，而是技術(shù)本身切切實(shí)實(shí)有種與傳統(tǒng)制造方式不同的優(yōu)勢(shì)。

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)激起了人們無比的熱情并勾起了人們無限的遐想张峰。它帶來的不僅僅差異化生產(chǎn)成本的下降泪蔫，也不僅僅只是引發(fā)制造業(yè)的革命，而是從根本上改變了人們?nèi)粘挟炬？创澜绲姆绞健覀冄壑械奈矬w不再是由一個(gè)個(gè)組件和部分構(gòu)成鸥滨，而是由一個(gè)個(gè)粒子構(gòu)成。因而3D打印也被認(rèn)為是未來30年最具發(fā)展?jié)摿Φ男滦图夹g(shù)之一谤祖。

我們以2014年全球范圍各大3D打印機(jī)制造商旗下產(chǎn)品的影響力和民眾對(duì)其的認(rèn)可度作為主要的依據(jù)，評(píng)出了2014年全球3D打印機(jī)制造商Top30老速，希望能反映和展示全球3D打印機(jī)制造領(lǐng)域的所有領(lǐng)先者粥喜，以飧我國讀者/用戶/愛好者/產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者/創(chuàng)業(yè)者。

2014全球3D打印機(jī)制造商排名及前景分析

3D打印的概念早在19世紀(jì)末就已出現(xiàn)橘券，1892年美國學(xué)者Blanther首次在公開場(chǎng)合提出使用層疊成型方法制作地形圖的構(gòu)想额湘。這種堆疊薄層的方式制造三維形狀物體的理念，也是3D打印的核心制造思想荞诡。經(jīng)過不斷的技術(shù)演進(jìn)忘哼，逐漸形成了今天這種可以按照計(jì)算機(jī)3維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型的系統(tǒng)灸尾，利用激光束锨穷、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末汗势、塑料岗憨、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加塑造出3D實(shí)體產(chǎn)品锁熟。目前3D打印分為SLA帝膊、SLS确奄、FDM和3DP四種主流的方式。

光固化立體造型技術(shù)（StereoLithographyApperance僻跳，SLA）

1986年闪铸，查爾斯·赫爾實(shí)現(xiàn)了用激光照射液態(tài)光敏樹脂，固化分層制作三維物體的技術(shù)茶月，并以光固化立體造型技術(shù)（StereoLithographyApperance需五，SLA）獲得了專利。同年诗舰，查爾斯·赫爾成立了3DSystems公司警儒，并于1988年推出了第一個(gè)面向公眾的商業(yè)打印機(jī)SLA—250。

SLA以光敏樹脂的聚合反應(yīng)為基礎(chǔ)眶根，在計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光蜀铲，沿著零件各分層截面輪廓，對(duì)液態(tài)樹脂進(jìn)行逐點(diǎn)掃描属百，使被掃描的樹脂薄層產(chǎn)生聚合反應(yīng)记劝，由點(diǎn)逐漸形成線，最終形成零件的一個(gè)薄層的固化截面族扰，而未被掃描到的樹脂保持原來的液態(tài)厌丑。當(dāng)一層固化完畢，升降工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)層片厚度的距離渔呵，在上一層已經(jīng)固化的樹脂表面再覆蓋一層新的液態(tài)樹脂怒竿，用以進(jìn)行再一次的掃描固化。新固化的一層牢固地粘合在前一層上扩氢，如此循環(huán)往復(fù)耕驰，直到整個(gè)零件原型制造完畢。

SLA技術(shù)有較高的精度和較好的表面質(zhì)量椎裕，且成形速度較快言丧，能制造形狀特別復(fù)雜和特別精細(xì)的零件、模具皿进、模型等辕寺；還可以在原料中通過加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密鑄造中的蠟?zāi)ｋ病２贿^由于樹脂固化過程中產(chǎn)生收縮误扯，不可避免地會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力或引起形變。因此開發(fā)收縮小向酝、固化快禁糖、強(qiáng)度高的光敏材料是其發(fā)展趨勢(shì)。

熔融沉積造型（FusedDepositionModeling，F(xiàn)DM）

1988年狞穗，美國學(xué)者ScottCrump研制出了熔融沉積制造工藝（FusedDepositionModeling概丢，F(xiàn)DM），他使用熱塑性材料民轴，如蠟攻柠、ABS、尼龍等后裸。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化瑰钮，噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將熔化的材料以絲狀擠出微驶，材料迅速凝固浪谴，并與周圍的材料凝結(jié)成形。1992年因苹，Stratasys公司推出了第一臺(tái)基于工藝熔融沉積制造（FDM）技術(shù)的3D打印機(jī)——“3D造型者（3DModeler）”苟耻，這標(biāo)志著FDM技術(shù)步入了商用階段。

FDM工藝的關(guān)鍵是保持材料的半流動(dòng)性扶檐。這些材料并沒有固定的熔點(diǎn)凶杖，需要精確控制其溫度。現(xiàn)在大紅大紫的Makerbot款筑、theCube智蝠，還有RepRap它們都屬于這類技術(shù)，只不過這些機(jī)器都是簡化版浩出。而專業(yè)級(jí)別的當(dāng)屬Stratasys的產(chǎn)品铭梯，例如Mojo、uPrint扶蜻、Projet系列等斧炎。

選擇性激光燒結(jié)（SelectedLaserSintering，SLS）

1989年盯媚，美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的(暫不可見)chard發(fā)明了選擇性激光燒結(jié)工藝（SelectedLaserSintering，SLS）片迁。DTM公司于1992年推出了該工藝的商業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備SinterSation抖唧。幾十年來，奧斯汀分校和DTM公司在SLS領(lǐng)域做了大量的研究工作煞肠，在設(shè)備研制和工藝瓤鬓、材料開發(fā)上取得了豐碩成果。德國的EOS公司在這一領(lǐng)域也做了很多研究工作乏束，并開發(fā)了相應(yīng)的系列成型設(shè)備四乱。國內(nèi)也有多家單位進(jìn)行SLS的相關(guān)研究工作，如華中科技大學(xué)、南京航空航天大學(xué)宣吱、西北工業(yè)大學(xué)窃这、中北大學(xué)和北京隆源自動(dòng)成型有限公司等，也取得了許多重大成果征候。

SLS技術(shù)是將粉末預(yù)熱到稍低于其熔點(diǎn)的溫度杭攻，然后再將粉末鋪平，利用激光束在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)分層截面信息進(jìn)行有選擇地一層層燒結(jié)疤坝，全部燒結(jié)完后再去掉多余的粉末兆解，最后得到燒結(jié)好的零件。

SLS最突出的優(yōu)點(diǎn)在于它所使用的成型材料十分廣泛跑揉。從理論上說锅睛，任何加熱后能夠形成原子間粘結(jié)的粉末材料都可以作為SLS的成型材料±可成功進(jìn)行SLS成型加工的材料有石蠟现拒、高分子、金屬扮饶、陶瓷粉末和它們的復(fù)合粉末材料具练，甚至是金屬。由于SLS成型材料品種多惜肃、用料節(jié)省喝壹、成型件性能分布廣泛、適合多種用途以及SLS無需設(shè)計(jì)和制造復(fù)雜的支撐系統(tǒng)盲狈，所以SLS的應(yīng)用越來越廣泛旱已。

三維打印（3DPrinting螺矮，3DP）

1993年殿漆，美國麻省理工大學(xué)的EmanualSachs教授發(fā)明了三維印刷技術(shù)（3DP），它與SLS類似畅型，采用粉末材料成形肾蕉，如陶瓷粉末厌棵，金屬粉末僚纷，所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連接起來的，而是通過噴頭用粘接劑（如硅膠）將粉末粘合成型哑立，看上去就像將零件的截面“印刷”在材料粉末上面一樣尝鬓。

采用3DP技術(shù)的廠商瞻绝，主要是Zcorporation公司、EX-ONE公司等秸讹，zprinter檀咙、R系列三維打印機(jī)為主，此類3D打印機(jī)能使用的材料比較多，包括石膏弧可、塑料蔑匣、陶瓷和金屬等，而且還可以打印彩色零件侣诺，成型過程中沒有被粘結(jié)的粉末起到支撐作用殖演，能夠形成內(nèi)部有復(fù)雜形狀的零件。此類打印機(jī)通過多碰頭和噴嘴來提高速度年鸳。

3DP成型速度快趴久，成型材料價(jià)格低，適合做桌面型的快速成型設(shè)備搔确，成型過程不需要支撐彼棍，多余粉末的去除比較方便，特別適合于做內(nèi)腔復(fù)雜的原型膳算，而且在粘結(jié)劑中可以添加顏料座硕，可以制作各種彩色原型，這是該工藝最具競(jìng)爭力的特點(diǎn)之一好浆。但3DP制作出來的物品強(qiáng)度較低门痕，只能做概念型模型，而不能做功能性試驗(yàn)浓朋。

3D打印的現(xiàn)狀和未來

目前困喜，3D打印依然存在一些問題，3D打印機(jī)目前還存在技術(shù)相對(duì)單一磨搭、設(shè)備便攜性差裤能、效率低下、材料受限制缭亦、精度不夠勿玖，成本較高等問題。而制作出來的東西相對(duì)于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)出的產(chǎn)品毛刺較多培穆，需要打磨场比，質(zhì)量較差，難被消費(fèi)者認(rèn)可糙笛。但是隨著我們科研人員的不斷努力仲闽，相信這些技術(shù)問題都只是暫時(shí)的。而3D打印出來的產(chǎn)品也最終會(huì)打動(dòng)消費(fèi)者僵朗，獲得市場(chǎng)的肯定。

3D打印技術(shù)雖然無法應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)屑彻，但是對(duì)于小規(guī)模制造验庙，尤其是高端的定制化產(chǎn)品，有著無比的優(yōu)勢(shì)。目前3D打印已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍工粪薛、航天悴了、醫(yī)學(xué)、建筑违寿、汽車湃交、電子、服裝藤巢、珠寶首飾等種領(lǐng)域搞莺。3D打印技術(shù)也被《時(shí)代》周刊選為2014年25項(xiàng)年度最佳發(fā)明。

僅在過去一年中掂咒，美國海軍試驗(yàn)了利用3D打印等先進(jìn)制造技術(shù)快速制造艦艇零件抛现，NASA利用3D打印技術(shù)制造了整臺(tái)成像望遠(yuǎn)鏡，LocalMotors公司制作出了首臺(tái)3D打印汽車并成功上路谊阐，Pi-Top更是成為了全球首款3D打印的筆記本電腦贾反，通用電氣公司使用3D打印技術(shù)改進(jìn)了其噴氣引擎的效率，美國三維系統(tǒng)公司的3D打印機(jī)能打印糖果和樂器……這些成就無不向我們展示著3D技術(shù)已經(jīng)在我們身邊有著舉足輕重的作用它蛔。

而如今七萧，走在3D打印前沿的科學(xué)家們已經(jīng)不僅僅將3D打印材料限于金屬和特定材料，半導(dǎo)體材料的3D打印已經(jīng)在制作具有邏輯性和功能性的電子電路和微電路上取得了突破首袍。而生物打印已經(jīng)在3D打印技術(shù)中取得了巨大的進(jìn)展憋勇。維克森林大學(xué)的艾塔拉博士已經(jīng)成功打印出了植入人體尿道的印刷品；Organovo公司在竭盡全力地進(jìn)行用于醫(yī)學(xué)研究和治療用途的功能性人體組織3D打印研究鹿脯；CraigVenter團(tuán)隊(duì)和CambrianGenomics公司甚至打印出了DNA——沒錯(cuò)践斟，就是DNA！一次能打印一個(gè)堿基對(duì)抵师！

就我國而言顶赎，雖然目前3D打印還處于產(chǎn)業(yè)化起步階段，還存在相關(guān)技術(shù)人員資源缺乏坤学，聯(lián)盟作用不明顯疯坤，企業(yè)只能各自為戰(zhàn)，應(yīng)用市場(chǎng)主要停留在產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)以及科普教育方面等諸多不足深浮，但是資本和政策的重視和鼓勵(lì)以及我們企業(yè)自身在自主技術(shù)上的努力已經(jīng)在使得這種情況有了好轉(zhuǎn)的條件压怠，也造就了一些明星企業(yè)。例如飞苇，作為國內(nèi)唯一一家擁有激光燒結(jié)3D打印機(jī)的研發(fā)能力以及相對(duì)應(yīng)高分子材料粉末的生產(chǎn)能力的華署高科菌瘫，在2014年成功研制出了世界上最快的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)。而桌面級(jí)產(chǎn)品多次獲得國際大獎(jiǎng)的太爾時(shí)代自主開發(fā)的UP布卡！系列3D打印機(jī)在硬件雨让、軟件和易用性上都已達(dá)到相當(dāng)高的水平雇盖，甚至與世界知名的Makerbot和CubeX系列相比也毫不遜色。

現(xiàn)在栖忠，我國科研人員已經(jīng)成功研制出了首臺(tái)航天3D打印機(jī)崔挖，并已成功打印出了衛(wèi)星星載設(shè)備的光學(xué)鏡片支架，核電檢測(cè)設(shè)備的精密復(fù)雜零件庵寞，飛機(jī)研制過程中用到的葉輪狸相，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的異形齒輪等構(gòu)件，而我國醫(yī)生也成功采用3D打印技術(shù)為病人制作出了一塊頭蓋骨并成功完成了手術(shù)……這些創(chuàng)舉是令人激動(dòng)的朗溶。當(dāng)然荡档，普遍存在的僅僅利用設(shè)備做一些小小的消費(fèi)產(chǎn)品打印，或不足以談創(chuàng)業(yè)穗免。

尤其值得關(guān)注的是障渡，隨著生物材料3D打印技術(shù)的逐漸成熟，我們將可能以細(xì)胞為材料進(jìn)行3D打印趋臼，直接打印人體組織篙袄、器官，甚至生命體簿翔〗咏荆或者說我們談的不是3D打印，未來牺会，人人或都將能成為上帝锈犯！

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