3D打印技术及其应用分析

3D打印技术及其应用分析

作者：程贵顺

来源：《科技传播》2018年第21期

摘 要 随着科学技术的不断发展，3D打印技术走进人们的生活中，改变着人们的生产生活方式，受到社会各界的关注。3D打印是一种快速成型的技术，建立在二维平面的基础上，利用空间叠加的方式，在三维空间制作出立体产品。文章通过对3D打印技术涉及的领域进行分析，探讨3D打印技术发展规划的方向，最后说明3D打印技术存在的问题。 关键词 3D打印技术；发展规划；领域

中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）222-0078-02

如今，3D打印技术作为一种发展蒸蒸日上的新事物，涉及信息、材料、仪器等多个技术领域。作为多种科学交叉的技术，在发展过程中一定会受到阻碍，遇到各种不同的问题。比如在制造精准度、速度和材料的种类上都有些问题。以目前的技术还不完全解决，坚信随着日后科技发展的不断进步，这些问题会迎刃而解。 1 3D打印技术的应用领域 1.1 建筑领域的应用

随着世界人口的不断增加，建筑领域要不断引进新型技术来提高工作效率，把3D打印技术应用到在建筑行业中打印出建筑模型，使设计的建筑以模型的方式直观出现在建筑师的面前，这种方法不仅快捷、低成本而且精美度高，得到了设计师的广泛认同。在设计阶段能实现设计师多种创意想法，对不同建筑类型的可行性进行分析。对特殊、复杂的设计及时提出有效的预估，找出缺陷并弥补不足，保障建筑工程最终的安全、可行的实施。现如今大多设计机构的场馆利用3D打印技术提前制作模型来对建筑的实用性进行相关测试。3D打印技术在国外的应用也取得相当大的成就，如荷兰的DUS公司利用3D打印技术打印了一座8平米的小屋，不仅完美的符合设计者的需求，而且也降低了大量成本。 1.2 文物领域的应用

由于文物埋藏的年代久远，挖掘的考古文物受到多种因素的影响，相当的一部分文物都出现了或多或少的损坏。而利用3D打印技术可以对文物进行扫描，采集样本数据进行处理，作出合适的模型，很好的还原文物的外在特征，从而方便研究和观赏。文物都具有较大的价值特点，甚至一些贵为国宝被保护，如司母戊鼎、马踏飞燕以及国外的蒙娜丽莎。本着保护文物的理念，很多博物馆都应用3D打印技术复制文物，替代真实文物来展出，以免文物受到人为或者环境的不必要伤害。此技术还原的模型相似度和精确度都非常高，而且不需要后期处理，单

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凭肉眼较难发现其中的差别，随着3D打印技术的成熟和进一步推广，在文物发掘和文物保护方面会越来越多的应用。 1.3 工业领域的应用

在工业制造方面，3D打印技术为汽车电子、航天领域等制作出部分重要材料的生产。相对于传统工艺而言，这种技术具有成本低、生产要求不高的特点，适合小规模生产。像国外某宇航局制造的第一台成像望远镜，其望远镜材料由铝和钛制成，仅仅需要3D打印技术制造4个零件即可，在提高制造速度的同时也大大提高了效率。此外在模具的制作上，将传统模具制造和3D打印技术相结合，根据零件的三维设计进行逐层打印，大大降低了制造成本和产品的不良率，其次3D打印技术不再进行设计与求证的过程，缩短制造时间，满足市场的需求。最主要的是提高了复杂模具的冷却效率，这是传统制造模式难以比拟的。 1.4 医学领域的应用

随着3D打印技术的不断应用，在医学领域上发挥着越来越重要的作用，可以制作出符合人体的器官模型。将3D打印技术应用到医学行业利用相关技术制作人体器官模型，进而植入患者体内有效的解决了器官移植的问题。具体应用有3D打印脊椎、3D打印心脏、3D打印胸腔等，比如在我国一名小男孩成功的植入了3D打印脊椎，而且研究人员还设立了微孔洞，不仅有效的结合周围的骨骼组织还能帮助骨骼在合金间很好的生长。此外美国应用3D打印心脏救活2周大的先心病婴儿，对打印的模型提前规划手术步骤和应急措施，极大地降低了婴儿手术次数，使生命垂危的婴儿过上了正常的生活。这种治疗方法也在一定程度打破传统观念的束缚，使得人们逐渐接受这种新型治疗模式。 2 3D打印技术存在的问题 2.1 材料因素的限制

目前3D打印技术虽然能实现某些塑料、金属、树脂等材料的打印，但是大多数高贵材料无法达到要求，这就无法适应工业上生产上的各种材料的需求。另外特定的3D打印机要设定一种或几种专属材料，材料种类特定性少，在多种材料种类的产品上就显得力不足心了，也就降低了3D打印机的通用性。因此材料的扩展问题，在一定程度上是决定3D打印技术能力的关键因素。

2.2 安全因素的限制

我们享受3D打印技术带来的便利，如加强国防建设、提高工业发展、甚至挽救生命。随着技术的普及不仅使社会生产更加效率化，一方面更多的家庭也逐渐使用这一技术，方便快捷的生产想要的家用产品。另一方面由于个人化的隐私性过重，监管力度就显得薄弱，3D打印技术的优点也被某些不法分子用来制作一些危害性极大的产品。据报道国外的不法分子利用

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3D打印技术制造枪支武器，过多的交易使这些武器流通世界各地，为安全性带来了危害也极大地加大了世界安全的不稳定性。 2.3 规模化因素的限制

相比自动化产业，3D打印技术在规模化生产方面显得力不从心，传统规模化生产具有大批量、低成本、高效的优点。拿家电制造业来说，同一时间能分别制造不同零件的生产，而且流水线的有机组合也能大大加快速度，但是3D打印机本身价格昂贵，不可能大规模应用，另外对于复杂材料组合的产品技术上也不具备生产的条件，就算技术日后成熟、完善，但打印一台家电花费的时间过多，而且成本远远高于大规模生产家电时分摊到每一台家电上的成本。所以说3D打印技术适合单项化、定制化的生产方向，不仅更加经济也能解决传统生产上的某些难题。

2.4 知识产权的担忧

随着人们对知识产权的日益重视，越来越多的发明和知识受到专项保护，3D打印技术也会涉及这一问题，因此对3D打印制作的东西如何保护和怎样制定相关的法律法规也成为一项需要解决的问题。现实中网络发展迅速，对信息和物品传播也更加广泛，人们利用3D打印技术随意复制东西，没有规范不仅对市场的规则和运转带来冲击，而且也是对他人知识产权的肆意使用。虽然现在并没有完全推广，但是随着时间的推移，会有越来越多3D打印机走进每一个家庭，所以及时制定相关政策能以备不时之需。 3 3D打印技术的发展规划 3.1 制定统一的标准

常言道无规则不成方圆，现如今3D打印原型机就像是一个工具，随便拿来使用没有统一的标准。现在国家对于3D打印行业还未制定统一的标准，最为急迫的设备标准还未发布。3D打印作为中国制造2025战略的重要组成部分，将在以后工业发展中发挥着更大的作用。相对于个人级3D打印发展较慢的问题，国家工业级的有着较好的政策，因此发展前景也较良好。所以及时制定相关标准不仅可以使行业规范化也能抓住快速发展的先机。 3.2 软件的开发

在制定统一标准后，3D打印行业也将引来新春，打开相对自我封闭发展的行业现状。3D打印行业离不开设备的升级和软件的开发，这无疑带动了一批新型产业的崛起。在提高3D打印水平的同时，提高某些重要性能，在标准下产生更多实用、高效、灵通的创新，也促进了市场经济的多元化，有望在供需两端均实现发展突破。 3.3 发展原型机实验室

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对于3D打印的产品要设立专门的实验室，现如今原型机打印并没有受到太大的重视，很多医疗器械商在一个脏乱的地方储存打印设备，这对打印产品的卫生状况无疑是一项挑战。有效的发展商业化3D打印实验室，为打印产品提供一个专业性的场所，不仅为企业打印出质量更高的原型机，也能带动新兴经济体系链的发展。 4 结论

综上所述，目前很多的领域中都有3D打印技术的应用。其以单向性强的特点，生产着一些重要的零件和模型，不仅很好的解决的高端领域的个别难题，也能在医学上解决器官移植的问题。但任何事都两面性，由于3D打印技术的不成熟，也存在着一些不足，没有统一的行业标准，这也加大了一些不确定性因素。此外3D打印机在操作中也会释放一些伤害人们健康的物质。随着3D打印技术日后的不断应用，必然更加精密、安全和智能化。3D打印技术作为现代代表性技术，受到了国内外的普遍关注，相信在未来的世界舞台上3D打印技术会拥有不可替代的地位。 参考文献

[1]赵家立.3D打印技术及其应用发展分析[J].科技创新与应用，2015（35）：43. [2]朱艳青，史继富，王雷雷，等.3D打印技术发展现状[J].制造技术与机床，2015（12）：50-57.

[3]郭日阳.3D打印技术及产业前景[J].自动化仪表，2015，36（3）：5-8. [4]张曼.3D打印技术及其应用发展研究[J].电子世界，2013（13）：7-8.