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3D打印技术发展现状及趋势分析

作者:未知

  【摘 要】随着3D打印技术的不断发展与升级,市场需求加速,文章通过介绍3D打印技术的优点、应用领域和局限性,描述3D打印技术在各个领域的应用现状与需求,探讨三维打印技术发展的瓶颈及未来的发展趋势。
  【关键词】3D打印技术;优势;局限性;应用领域
  一、引言
  三维打印技术是20世纪70年代末80年代初由快速成型技术发展而来的先进制造技术,近年来得到了广泛的应用。它的出现将给现有的制造业带来革命性的变化。3D打印,又称3DP,是一种基于数字模型文件的技术,采用粉末状金属材料或塑料等粘接材料,然后逐层印刷物体。3D打印技术是通过将材料添加到一层而产生三维实体的技术,它不同于传统的材料加工技术,因此也称为加法制造。当前3D打印技術的应用非常广泛,既可以应用于模具制造、工业设计等领域也适用汽车、医疗等领域。
  二、3D打印技术发展现状
  国内3D打印技术近年来才刚刚开始发展。企业已经开始认识到这种加工模式,但并没有将之应用于实际的生产中,一方面是因为企业不能摆脱传统的制造思维模式,另一方面由于加工成本高,国内打印机的发展还存在一系列的缺陷,如:教育培训不足、社会推广不足、技术研发投入不足、产业链整体发展乏力等。3D打印技术主要存在如下问题:
  (一)加工设备成本高。目前,3D打印设备的高价格导致了其在工业化生产过程中的诸多困难,因此对其快速应用和推广有所挑战。
  (二)制造的精度低下。由于其原理是融化高温液体或粉末凝固,难以控制其冷却成型,因此制造成品的精度不高,加工效率低。
  (三)材料选择局限。3D打印使用的材料品种主要是金属、树脂、塑料,难以融化的材料不能应用,现有材料的物理化学性能也不能很好地满足要求。
  (四)能源浪费。3D打印使用聚合物材料,工业规模3D打印机使用激光器处理,与注塑机的注塑工艺相比,会多产生约65%的废注塑材料,并且打印过程消耗大量能源。
  (五)社会问题。3D打印技术即将走进寻常百姓家。它只需要枪支和3D打印机的设计图纸,可以生产枪支本身,这对公安有很大的影响。3D打印技术的利与弊[1]。
  三、3D打印技术的实际运用及其案例
  (一)生物医疗
  3D打印将会带动全医学进入到新的发展时代,将会成为生物医疗领域的研究热点。美国、英国、德国、日本、以色列等诸多国家正加大3D打印技术的研究投入。近年来,我国也一直重视3D打印技术的研究。在人造器官技术研究方面已经达到了国际先进水平。3D打印现如今已有颌骨、器官支架、颅骨、脊柱、骨盆等,均已经进入临床。3D打印及时在生物医疗领域的应用也存在问题,特别是人造器官制作方面,比如单细胞、多种细胞、细胞团簇的受控三位空间输送等等[2]。
  (二)航天科技
  通过采用钛合金激光3D打印技术,西北工业大学已生产了长度为5米的飞机主承力梁。而中航相关的3D激光打印技术也可以打印4米×3米×2米的零件,西北工业大学与中国商用飞机有限公司合作,利用激光立体成形技术解决了C919飞机钛合金结构件的制造问题。
  2000年前后,中航重机激光技术团队开始着手进行“3D激光焊接快速成形技术”研发工作。目前,中航重机激光产品已成功在我国多款新型军用飞机上装备应用。除了军用飞机,中航重机激光产品还在不断开拓大型水面水下舰艇市场[3]。
  (三)教育行业
  国内3D答应技术教育推广还不成熟,3D打印的发展应与教育相辅相成,相互进步。3D打印技术进入校园,更能让学生直观的接触到3D打印技术。在国内,3D打印在教学上得到应用,建筑系的学生可以用3D打印技术简便快速的打印出自己设计的建筑模型;食品专业的学生用3D打印技术打印他们的产品。生物学系的学生可以打印细胞、器官、病毒等。化学系学生可以利用3D打印技术来制作分子模型,便于更好地观察。
  四、3D打印技术发展趋势
  3D打印技术被称为“改变世界的新制造技术”,与传统的“去除”制造不同,“添加材料制造”可以简化产品的制造过程,缩短产品开发周期,提高效率和降低成本。伴随着3D打印技术的发展,其在航空航天技术、汽车工业、医疗、电器、影视、玩具等行业等到广泛的运用。
  随着智能制造业的不断发展,越来越多的先进技术被应用到制造业领域中,3D打印技术也将被推向更高的水平。在未来,我们相信3D打印技术的发展将以精确、智能和泛化为主导。智能3D打印技术的速度将大大提高,有效提高效率和精度。尤其是金属材料直接成型的技术在以后可能会成为常态化的应用。3D打印机的体型也将会更小,成本更低廉,操作上也会更加简单。
  五、结语
  通过本次对3D打印技术产业发展状况的研究,我从最开始对3D打印的茫然无知到现在对3D打印大致了解他的技术核心、优缺点和现在面临的问题,及现在的应用领域、和以后的发展前景有了大致了解。知道我国国内现阶段3D技术的水平,面临着诸多的困难与瓶颈,这都需要我们当代人不断的研究才能解决的问题,需要我们当代人的努力与付出。随着3D打印技术的高速发展,我相信我国国内的3D打印技术将会逐渐成熟,不断的发生改变。3D打印技术能带给我们现阶段想象不到的惊喜,我相信我们日后的生活将会离不开3D打印,在我们的生活中,遍地都是3D打印技术打印的产品,将会彻底改变我们的生活。
  【参考文献】
  [1]高海生.3D打印的发展现状及前景展望[J].中国战略新兴产业,2017(44):32.
  [2]江洪,陈亚杨,刘义鹤.3D打印在生物医疗领域的应用及医学案例[J].新材料产业,2017(11):5-9.
  [3]冯颖芳.西工大用3D打印制造3米长C919飞机钛合金部件[J].中国钛业,2013(1),24;
论文来源:《智富时代》 2019年5期
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