摘要：随着信息化、智能化技术在国内多个领域的迅速普及，3D打印对于国人来说已经不再是一个陌生的词儿。3D打印，属于一种快速成型的手段，也叫做增材制造。它是基于数字模型文件，再借助于一些粘合材料（如塑料、粉末状金属）等等，一层层进行打印，从而实现对物体的构造。该技术在全世界的诞生和发展已经有30年左右，传入我国的时间也已经不短。那么，它在未来又会有哪些发展趋势呢？本文结合其目前的现状，谈谈其未来的发展趋势，提出一些观点。

关键词：数字化;智能化;增材制造;3D打印;发展趋势

1  引言

3D打印被认为是第三次工业革命的代表[1]。它可以说是随着整个社会在数字化、智能化方面的趋势而诞生的。3D打印也叫做“增材制造”，它是通过离散--堆积的机制，以零件三维数据对设备进行驱动，从而实现对零件的直接生产加工。如今，这种技术在我国受到了很广泛的推广，能够改善对多种工业品的改善效果。可以说是一项很有价值的工业技术。

为了更进一步推动增材制造3D打印在国内的推广，我们有必要分析一下关于这一技术的未来发展走向和变革趋势。

2  关于这一技术的简要分析

3D打印技术是将原材料采用层层堆积法使其成型的一种增材制造新技术[1]。其技术蓝本为计算机三维设计模型，再通过数字打印机来实现其加工目标。它一般被运用在模具加工及工业设计等等方面，现在也被广泛运用在直接生产一些产品上面，通过其来制造零部件。尤其在去年，该技术又被运用在医学领域上面，从而帮助实验用的白鼠恢复身体运动能力。

在使用3D打印技术时，离不开两个方面的操作系统--软件分层离散、数控成型。再通过激光束、热熔喷嘴这些手段，将一些特殊材料一层层开展堆积黏结，再进行叠加，生成模具，最终生成实体产品。

对比起常规的加工制造方式来说，该技术不是通过原来的三維实体，而是将其转化为一系列的二维平面，将材料进行处理，一层层进行叠加，最后投入生产。可以说是带来了生产制造的又一轮革命，使其难度得到了很大程度的降低，摆脱了过去繁琐的工艺步骤及庞大繁琐的机床系统，也有效节省了人力资源。任何零件都可以从计算机图形数据当中直接生成。这样，生产加工业就可以朝着更为广泛的群体当中发展。

3  关于该技术简要的发展史

3.1 在国外的发展史

该技术最初是1940年在美国产生的。当时，有人尝试将硬纸板进行切割，一层层的粘连形成三维地形图。这可以说是3D打印技术的雏形。上世纪八十年代后期，该技术又实现了核心环节的突破，并先后注册了多项专利。

具体来说，1986年，光固化在美国产生;两年后又产生分层实体制造技术。在接下来的四年里，又先后诞生了与3D打印相关的多项新技术如粉末激光烧结、熔融沉积制造、喷头打印等等，并推出了一系列与之相关的生产设备，更进一步推动了3D打印的迅速发展。时至今日，该技术已经在全世界发展的相当成规模。

3.2 在国内的发展史

在国内，虽然该技术进入的比较晚，起步比较晚，但是发展的却是很快的。在2000年左右，该技术开始在我国进入起步期。其后，政府对这方面给予了很大程度的扶持，在后来的20年里也实现了快速发展。如今，国内涉足该业务的企业已经达到上百家，通常集中在一些一线城市和省会城市。其产业规模也早已达到了数十亿元，相当于是十年前的数十倍。还被广泛的运用在了国防、医疗健康、航天、遥感、艺术品等等多个领域当中。

4  国内关于该技术的现状浅析

尽管该技术在国内已经越来越发展成熟，运用的也越来越广泛，但还是存在着不少发展的不够完善的地方，需要我们在今后的研发当中将其做到完善。

比如，我们列举几个方面。

4.1 加工材料还存在着紧缺

目前，国内在这方面的耗材，普遍存在着紧缺的状况。由于国内在这些材料的生产加工方面的水平仍然不足;而那些成本较低的材料，又很少有厂商肯加工生产。所以就产生了加工材料紧缺的问题。

4.2 加工材料成本偏高

除了加工材料紧缺的问题之外，还普遍存在着加工材料成本偏高的问题，从而限制了这一技术的进一步普及。这主要是由于该方面的材料绝大部分都是从国外引进的，这在无形间增加了其材料成本。比如，国内大部分3D打印机的价格成本高达20000元。如此偏高的价格成本，当然就会限制它在国内的进一步普及。所以，目前这方面材料在我国的量产还处于比较低的水平上面。

5  国内该技术的发展趋势与方向浅析

根据我们前面分析的关于现阶段，该技术在我国的运用当中所存在的一些问题，我们认为，该技术在我国未来的发展，必须要从压缩成本和提升材料性能等等上面入手。所以，这也要求从政策上面必须要加强扶持，从而给加强研发创造条件。具体地说，我们应当从下列的发展趋势入手，由下列的发展方向作为切入点，来加强对这方面的研发：

5.1 进一步提升打印质量

现在，材料较为单一的状况普遍存在。所以后面我们会采用多种打印材料，如智能材料、功能梯度材料等。从而拓宽其材料选择。

其次，提升3D打印的速度、效率和精度，从较小的范围开始推广再进行扩大，然后再接着作扩大推广。由于该技术最长处的地方，为一些难度很大而较为复杂的加工技术，这就决定了其可在航空制造、生物医疗这种对成本不敏感、不需要大规模生产以及需要个性化定制的领域取得发展。

5.2 推动机器设备的进一步轻量化、轻便化

机器设备的体积能够做的更小，做到桌面化、减少了成本、使用起来也更为简便，这需要厂商提升研发水平;在投融资上进行革新，比如采取众筹、PPP等方式，从而能促进该领域的更完善的融资，也为其后面的进一步革新提供了资金。

6  具体的案例简介

在关于该技术的具体案例上面，我们特别选用关于福特公司汽车零件的案例。

福特公司最近使用3D打印技术的案例包括：

全新福特野马的发动机盖;HF35变速箱中的转子架、传动箱、阻尼器外壳、变速箱端盖。HF35变速箱用于福特C-MAX混动车以及Fusion混动车中;全新福特Fusion中的四缸EcoBoost发动机;福特探险者中的刹车盘（修复一个在耐久性测试中发现的制动噪声问题）;

福特F-150皮卡中3.5升EcoBoost发动机的进气歧管。福特公司表示，3D打印技术在零部件制造中的应用或将开启汽车工业的第三次革命。

如果工件的批量较小但形状复杂程度很高，那么其中间的步骤——直接制造终端零部件，就可以省略。

7  结语

3D打印，如今已经是国内十分常用，成熟程度也比较高的工业打印手段了。而随着其不断的发展，其变革趋势也在随着市面上具体的运用需求而进行着调整。为此我们要不断地顺应这种趋势，推动其在国内的进一步的发展与普及。

参考文献：

[1]陈为平，林有希等. 3D打印发展现状分析及展望[J].工具技术，2019，8（20）：101-102.

[2]武王凯，周琦琛等.金属3D打印技术研究现状及其趋势[J].中国金属通报，2019，5（31）：88-89.

作者简介：

过凯楠（1990年1月15日），民族：汉，性别：男，籍贯：江苏省无锡市，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：3D打印技术/机械。

增材制造金属激光粉末床熔融（L-PBF）。

设备综合性能评测和标准化研究（KJ207532）。

（无锡市产品质量监督检验院，江苏 无锡 214028）