3D打印技術(shù)也叫增材制造技術(shù)穴眨，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)荚谢，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)感栋。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)茧滞。過去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型粉霹，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造狠劳，已經(jīng)有企業(yè)開始使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶喉侨、鞋類品隅、工業(yè)設(shè)計、建筑青礁、工程和施工燃徊、汽車，航空航天谋监、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)厚累、教育、地理信息系統(tǒng)本鸣、土木工程疫衩、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

3D打印技術(shù)是以計算機三維設(shè)計模型為藍本荣德，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)闷煤，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末涮瞻、陶瓷粉末鲤拿、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結(jié)署咽，最終疊加成型近顷，制造出實體產(chǎn)品。

3D打印的材料主要分成九大類：

第一類：光敏樹脂材料宁否，主要包括丙烯酸樹脂窒升、環(huán)氧樹脂及聚酯樹脂等的光固化樹脂材料。這類材料能夠在紫外光的照射下發(fā)生聚合反應(yīng)而固化家淤，一般呈現(xiàn)液體狀態(tài)异剥∩桑可用來制造航天航空用葉片总恐、齒輪等結(jié)構(gòu)零件。

第二類：工程塑料材料馍晴，主要包括ABS材料坐默、聚碳酸酯材料和聚酰胺材料。ABS材料兼具“堅韌、質(zhì)硬蚜玲、剛性”等特點浓先，因此在機械、電氣结憾、紡織矢老、汽車、飛機遗赘、輪船等制造工業(yè)及化工中獲得了廣泛的應(yīng)用斋葱。聚碳酸酯材料具有良好的抗沖擊、抗熱畸變性能疾词，耐火性好溃蛙、硬度高，因此適用于生產(chǎn)轎車和輕型卡車的各種零部件绑咱，主要集中在照明系統(tǒng)绰筛、儀表板、加熱板描融、除霜器及保險杠等方面铝噩。聚酰胺材料又稱尼龍材料，具有強韌窿克、耐磨薄榛、自潤滑、適用的溫度范圍廣等特點让歼，主要代替銅和其他有色金屬來制造機械敞恋、化工、電器零件谋右，如柴油發(fā)動機燃油泵齒輪硬猫、水泵、高壓密封圈改执、輸油管等啸蜜。

第三類：金屬材料，主要包括鈦合金材料拟国、不銹鋼材料部竟、鋁合金材料、其他貴金屬材料等排卷。鈦合金材料強度高庵无、耐熱性高。相比其他金屬径肖，鈦合金還具有抗蝕性好娩戳、低溫性能好肯锻、化學活性大等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于制作飛機發(fā)動機壓氣機部件更践，火箭户犯、導彈和高速飛機的結(jié)構(gòu)件等領(lǐng)域。不銹鋼材料具有易焊接性藏络、耐腐蝕性糜透、強拋光性及耐熱性等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域臭杰、食品加工猜丹、餐飲、釀造硅卢、化工和醫(yī)療器械領(lǐng)域射窒。鋁合金材料具有密度小、熔點低将塑、可塑性強等特點脉顿。鋁合金是目前應(yīng)用最多的合金，被廣泛應(yīng)用于航空点寥、航天艾疟、汽車、機械制造敢辩、船舶及化學工業(yè)中蔽莱。其他貴金屬材料如黃金材料，具有導電性好戚长、導熱性好盗冷、穩(wěn)定性高等特點，主要應(yīng)用于電子同廉、化學工業(yè)台凰、航空航天等對材料有特殊性要求的領(lǐng)域。

第四類：陶瓷材料防蚓，主要包括粘土橘曙、高嶺土等天然硅酸鹽材料和高純度人工合成材料如氧化物陶瓷材料、氮化物陶瓷材料儒剧、碳化物陶瓷材料等惑箕。由于陶瓷材料大多熔點很高甚至無熔點，難以利用外部能量進行直接成形停唐，大多需要在成形后進行再處理（烘干科谨、燒結(jié)等）才能獲得最終的制品，這便限制了陶瓷材料在3D打印行業(yè)的推廣计胶。然而陶瓷材料具有硬度高泞氯、耐高溫、物理化學性質(zhì)穩(wěn)定等聚合物和金屬材料不具備的優(yōu)點陕射，因此在航天航空薄塘、電子、汽車棺克、能源悠垛、生物醫(yī)療等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用前景。

第五類：生物材料娜谊，主要包括生物醫(yī)用金屬材料确买、生物醫(yī)用高分子材料、生物醫(yī)用陶瓷材料和生物衍生材料纱皆。其中生物衍生材料是由經(jīng)過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)用材料湾趾，也稱為生物再生材料。生物材料在3D打印中的應(yīng)用可以分為兩個領(lǐng)域派草，第一類是根據(jù)生物材料可降解搀缠、熔點低、具有生物特性近迁、環(huán)保等特點而將之應(yīng)用于食品加工艺普、食品包裝等領(lǐng)域；第二類根據(jù)生物材料的可再生性鉴竭、組織相容性和誘導性歧譬、力學順應(yīng)性及降解順應(yīng)性而被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學領(lǐng)域，生物材料在醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用可以分為假體的制造搏存，細胞三維間接組裝制造和細胞三維的直接制造三個層次测扼。

第六類：橡膠材料，橡膠類材料具備多種彈性材料特征啡产，如肖氏A級硬度权扭、斷裂伸長率、抗撕裂強度和拉伸強度馅酪，使其非常適合應(yīng)用在要求防滑或柔軟表面的領(lǐng)域某澡，如消費類電子產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備和汽車內(nèi)飾等乳侮。

第七類：砂石材料份览，主要為石英砂。在3D打印中诉德，根據(jù)它的傳統(tǒng)功能和特性晃纹，砂石材料主要應(yīng)用在建筑當中，制造一些建筑材料或構(gòu)造柱洽。低成本褂宙、高效率以及環(huán)保是砂石材料在3D打印建筑領(lǐng)域的優(yōu)點鲁修。

第八類：石墨烯材料，是一種以sp＆sup2初家；雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材料偎窘。石墨烯材料具有優(yōu)異的光學、電學溜在、力學特性陌知，可用于替代各種傳統(tǒng)材料，被認為是一種未來革命性的材料掖肋。隨著石墨烯制備水平的發(fā)展和石墨烯應(yīng)用技術(shù)水平的發(fā)展仆葡，石墨烯材料能夠應(yīng)用在更多的下游產(chǎn)品和領(lǐng)域中。根據(jù)中國科學院預(yù)計志笼，到2024年前后沿盅，石墨烯器件有望替代互補金屬氧化物半導體器件，在納米電子器件纫溃，光電化學電池嗡呼、超輕型飛機材料等研究領(lǐng)域得到應(yīng)用。

第九類：纖維素材料皇耗，是一種由葡萄糖組成的大分子多糖南窗，不溶于水及一般有機溶劑。纖維素是植物細胞壁的主要成分碘云，是自然界中分布最廣谨跌、含量最多的一種多糖，占植物界碳含量的50％以上拦腌。研究人員一直致力于開發(fā)使用纖維素進行3D打印的方法吊烫，目前已有了一些突破。纖維素材料還存在一些不足岭限，比如其成本高谍钝、擴展性差以及和塑料結(jié)合會產(chǎn)生污染物等。

3D打印技術(shù)主要分為桌面級和工業(yè)級兩種酣器。桌面級3D打印機是3D打印技術(shù)的初級階段椭徙，能夠很直觀地闡述3D打印技術(shù)的工藝原理。由于桌面級3D打印機價格相對便宜吝重、攜帶方便征乳、易于操作等，因而其應(yīng)用主要集中于家庭沦匿、辦公等場所律姨。工業(yè)級3D打印機主要分為快速原型制造機和直接產(chǎn)品制造機兩種。工業(yè)級3D打印機在批量生產(chǎn)模具臼疫、金屬零部件等方面择份，能更好的滿足高精度扣孟、短時間的制作要求。工業(yè)級3D打印機借助計算機控制激光或電子束荣赶，可以打印出傳統(tǒng)機械加工無法完成的復(fù)雜精密結(jié)構(gòu)凤价，并且免去了不必要的制造工序，實現(xiàn)對材料的充分利用讯壶。

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)降低了產(chǎn)品制造的復(fù)雜程度料仗，擴大了生產(chǎn)制造的范圍湾盗，縮短生產(chǎn)制造的時間伏蚊，提高了生產(chǎn)效率，提高原材料的利用率格粪，提高產(chǎn)品規(guī)格的精確度躏吊。同時，3D打印技術(shù)滿足了客戶個性化定制的需求帐萎，可以開發(fā)出更加豐富多樣的產(chǎn)品比伏。

我國3D打印行業(yè)當前也存在著一些不足。由于技術(shù)水平和裝備等級的局限性辐逝，我國的3D打印企業(yè)目前僅能進行少批量吸畸、小尺寸的零部件加工制造，難以代替大規(guī)模黄惭、大批量的加工制造翁脓。另一方面，一直困擾我國的3D打印材料短缺的問題還沒有解決祟俯，主要的材料來源仍然依賴從美國進口漫北，使我國數(shù)量本就不多的3D打印企業(yè)又要面臨高昂的成本壓力，限制了我國3D打印行業(yè)的規(guī)模和應(yīng)用范圍五妹。

3D打印行業(yè)是十分具有前景的行業(yè)市贡。隨著世界人口的不斷增加，對住房的需求量會持續(xù)增加辞皇，這勢必將導致未來房屋建造高度的提升切果。房屋建造高度的提升將大大提高對建造技術(shù)、人工和材料標準的要求符焊；同時宰僧，建造的風險也會呈指數(shù)式增加。成熟的3D打印房屋技術(shù)可以規(guī)避人工建造高樓的風險观挎，降低建造高樓的難度琴儿，提高建造高樓的效率。另一方面嘁捷，隨著人類對宇宙的不斷探索以及科技的不斷進步造成，使未來在其他星球建立基地或移民的計劃成為可能显熏。成熟的3D打印技術(shù)可被應(yīng)用在未來的“星際殖民”活動中，來滿足宇航員在星際中的制造需求晒屎，還能降低星際間相關(guān)活動的籌備難度喘蟆。

3D打印技術(shù)的應(yīng)用當然不會只局限于現(xiàn)在被大家所熟知的這些。未來此行業(yè)所隱藏的價值鼓鲁，還有待于開發(fā)蕴轨。

（控制工程網(wǎng)）

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