3D打印技术科普全面解析

3D打印技术，也被称为增材制造技术，是一项起源于20 世纪80年代集机械、计算机、数控和材料于一体的先进制造技术。下面，一起来了解下相关设备、市场等信息。

原理：

该技术的基本原理是根据三维实体零件经切片处理获得的二维截面信息，以点、线或面作为基本单元进行逐层堆积制造，最终获得实体零件或原型。

优势：

只需将CAD设计导出为STL格式文件，传输到3D打印机，即可一次成型。一些传统机加工无法加工的复杂曲面或异形结构，3D打印机都可以实现，并且无需考虑夹具以及专业的编程和值守人员。值得注意的一点是，高复杂度、多样化物品的生产将不会增加成本其实，3D打印设备制造一个形状复杂的物品与打印一个简单的方块消耗成本是相同的。

劣势：

3D打印的其中一个绊脚石，就是所需材料的限制。虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印，但某些材料都是比稀昂贵和稀缺。目前的3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经达到了一定水平，但是受制于材料、打印设备等的因素的制约，3D打印在精度、速度等方面还有待进一步提升。

设备：

目前市面上出现的3D打印设备主要包括工业级3D打印机和桌面级3D打印机两类。工业级3D打印机一般用于大规模生产，买家大多集中在造型厂商、大型企业、制造分包商等群体；桌面级3D打印机市场则更集中在教育、制造、简单模型生产等领域，客户主要是中小学、创客、设计人士等。3D打印机的整个系统是集机械、控制及计算机技术等为一体的机电一体化系统。它的系统主要由 X-Y-Z 运动系统、数控模块、喷头结构、成型环境模块等组成。

应用：

3D打印的应用领域已经涵盖医疗、船舶、交通、玩具、汽车、航天航空、土木工程、制衣制鞋等多个领域。例如，目前，3D打印技术在铁路领域的应用主要集中在对轨道车辆零部件的生产制造方面。利用3D打印技术生产储备零部件时，采用选择性激光溶化、选择性激光烧结等附加技术，通过这些附加技术把感光板上的细小部件连接起来，构成已有形状的3D图。

市场规模

据《Wohlers Report 2020》数据，2019年，全球3D打印产业结构中，来自增材制造产品的收入是50.43亿美元，同比增长了22.3%。来自增材制造服务的收入估计是68.23亿美元，同比增长了20.3%。随着柔性化制造、精细化制造需求的日益迫切，3D打印产业的市场规模将进一步扩大。

发展趋势：

有分析人士认为，接下来3D打印产业发展将呈现以下几个趋势：其一，中国3D打印产业规模和产值持续增加，将加速进入新的发展阶段；其二，工业级3D打印成市场主流方向，设备出货量呈快速上升态势。其三，传统制造企业将强势进入3D打印设备和材料领域，业内竞争日趋激烈。其四，航空航天、医疗器械领域将成为3D打印产业发展的重要领域。

结语：

为推动3D打印产业的发展，接下来，有关部门应注重加强技术储备、建立技术标准、培养专业人才，加快高性能3D打印材料的研发与产业化，推动其与传统制造技术融合。作为具有较大代表性的一类前沿技术，3D打印产品、技术、系统等发展状况，正受到国内外投资者的关注，许多企业更是将其视为了实现数字化、智能化制造的重要工具。展望未来，3D打印产业的发展前景的确引人期待！
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