3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析

劉旭 張宏亮 劉文彬(沈陽(yáng)理工大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析

劉旭 張宏亮 劉文彬(沈陽(yáng)理工大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

作為新興技術(shù)，3D打印技術(shù)逐漸有一種引發(fā)第三次工業(yè)革命的強(qiáng)大勢(shì)頭。目前，我國(guó)3D打印技術(shù)中的個(gè)別領(lǐng)域已經(jīng)超越全球大部分國(guó)家，成為技術(shù)引領(lǐng)的典范。但是，在技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上，3D打印技術(shù)還存在很多問題，例如3D打印技術(shù)并沒有普及，技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用脫節(jié)，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展滯后等，這都是今后3D打印技術(shù)發(fā)展急需解決的問題。

3D打印技術(shù)；產(chǎn)業(yè)化；技術(shù)革新；前景

近年來(lái)關(guān)于3D打印技術(shù)的研究如雨后春筍一般，在中國(guó)知網(wǎng)中，以3D打印為關(guān)鍵詞的文章總共1449篇。從2012年才出現(xiàn)，并且之余4篇。其中，王躍飛在《從社會(huì)計(jì)算到社會(huì)制造：一場(chǎng)即將來(lái)臨的產(chǎn)業(yè)革命》[1]中，對(duì)這項(xiàng)技術(shù)提出了高度的評(píng)價(jià)，他指出這項(xiàng)技術(shù)同互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等相結(jié)合，將會(huì)觸發(fā)新的產(chǎn)業(yè)革命。此后相關(guān)的研究逐年增長(zhǎng)，在2016年，文章總數(shù)達(dá)到了將近650篇，這說(shuō)明3D打印技術(shù)已經(jīng)從一個(gè)神秘的舶來(lái)品，逐漸成為了我國(guó)技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)，3D打印技術(shù)的研發(fā)將會(huì)愈演愈烈，并且其對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響力之大、3D打印產(chǎn)業(yè)的前景之廣是顯而易見的。

1 3D打印技術(shù)及其研究現(xiàn)狀和實(shí)際應(yīng)用

3D打印技術(shù)產(chǎn)生于上世紀(jì)90年代的美國(guó)，打印制作3D地圖的構(gòu)想是其最初的設(shè)想來(lái)源之一[2]。隨后3D打印技術(shù)不斷發(fā)展，技術(shù)由最初的美國(guó)逐漸發(fā)展到日本、英國(guó)、中國(guó)等國(guó)家，它的革命性特征在于其技術(shù)原理，即利用不同的“打印材料”，通過電腦控制，根據(jù)分層加工，將二維計(jì)算機(jī)圖紙變成三維實(shí)物。

與傳統(tǒng)打印技術(shù)相比，3D打印技術(shù)在打印原理和使用材料聊上都有很大不同。在打印原理方面，3D打印技術(shù)也是增材制造技術(shù)的一種，其原理是離散——堆積——成型，首先利用計(jì)算機(jī)將實(shí)物模型進(jìn)行離散分層解析，其次通過打印機(jī)將原材料進(jìn)行自下而上的堆積，最終弄形成事物的成品。在使用材料方面，3D打印技術(shù)采用的是金屬、陶瓷、塑料、砂等打印成品所需要的原材料，比傳統(tǒng)打印的材料更加多樣化和具體化。

3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)工藝無(wú)法涉足的繁瑣結(jié)構(gòu)的制造，在技術(shù)層面解決了生產(chǎn)效率的極大提升和生產(chǎn)周期的極大減縮。經(jīng)多年發(fā)展，我國(guó)3D打印技術(shù)研究取得了突破性的進(jìn)展，部分關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)走在了全球的領(lǐng)先地位，并實(shí)現(xiàn)了原材料的極大豐富、成品結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步細(xì)化、成品精度的再次提升。目前，我國(guó)3D打印技術(shù)研究現(xiàn)狀呈現(xiàn)出主要在高校研發(fā)較多，也有個(gè)別的單位也在進(jìn)行相關(guān)的研究的良好趨勢(shì)。研究的主要內(nèi)容有激光快速成型系統(tǒng)、激光熔融沉積技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)應(yīng)用、電子束選區(qū)熔化技術(shù)、工藝及設(shè)備等。3D打印技術(shù)被實(shí)際應(yīng)用到飛機(jī)零件制造、承力構(gòu)件、生物醫(yī)學(xué)模型、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等方面，推動(dòng)了海軍艦艇、航天科技、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、房屋建筑、汽車行業(yè)、電子行業(yè)和服裝行業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域的快速應(yīng)用和成果轉(zhuǎn)化。

2 3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3D打印技術(shù)的發(fā)展大大推動(dòng)了3D打印產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，為3D打印產(chǎn)業(yè)和國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化升級(jí)提供了現(xiàn)實(shí)可能性。2013年，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到17.2億人民幣，相比于2014年，市場(chǎng)規(guī)模約為47.4億元，保持較高增長(zhǎng)速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球平均水平。3D打印產(chǎn)業(yè)將是今后我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突破點(diǎn)之一。

首先，3D產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展應(yīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。3D打印產(chǎn)業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)，其優(yōu)勢(shì)十分明顯。但是應(yīng)正確看待3D打印產(chǎn)業(yè)在未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的地位，明確其產(chǎn)業(yè)功能，規(guī)避技術(shù)發(fā)展中的問題，將其與傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，相互補(bǔ)充、協(xié)調(diào)共進(jìn)，共同促進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

其次，未來(lái)發(fā)展應(yīng)加強(qiáng)3D打印技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。3D打印技術(shù)應(yīng)同經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)、政府政策等多方面協(xié)作，開展以客戶需求為主的3D打印市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式，建立良好的政府政策和投資通道，為3D打印技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，3D打印技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用反過來(lái)也能夠加強(qiáng)我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)雙贏的良好局面。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，3D打印技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)和國(guó)際技術(shù)研究領(lǐng)域的尖端科技。但是在3D打印相關(guān)技術(shù)仍處于起步階段，需要國(guó)內(nèi)行業(yè)專家、國(guó)際研發(fā)團(tuán)隊(duì)，以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，打破3D打印技術(shù)的關(guān)鍵難題和技術(shù)發(fā)展制約壁障，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)高效、合理的發(fā)展，為國(guó)家3D打印技術(shù)的提高和國(guó)際技術(shù)實(shí)力的提升做出更大的貢獻(xiàn)。

[1]王躍飛.從社會(huì)計(jì)算到社會(huì)制造：一場(chǎng)即將來(lái)臨的產(chǎn)業(yè)革命[J].中國(guó)科學(xué)院院刊，2012，27（06）：68-669.

[2]包國(guó)光，趙默典.3D打印技術(shù)的本質(zhì)特征及產(chǎn)業(yè)化對(duì)策探析[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2016,18（02）：111-117.

沈陽(yáng)理工大學(xué)省級(jí)大創(chuàng)項(xiàng)目資助(編號(hào): 41410013S203)

劉旭（1994-），男，籍貫:沈陽(yáng)市，專業(yè)或研究方向：信息對(duì)抗技術(shù)，單位：沈陽(yáng)理工大學(xué)

張宏亮（1994-），男，籍貫:內(nèi)蒙古通遼，專業(yè)或研究方向：信息對(duì)抗技術(shù)，單位:沈陽(yáng)理工大學(xué)

劉文彬（1995-），男，籍貫：營(yíng)口蓋州市，專業(yè)或研究方向：信息對(duì)抗技術(shù)，單位：沈陽(yáng)理工大學(xué)。