3D打印分析与展望

3D打印又称增材制造（Additive Manufacturing，简称AM）技术，是一种快速成型技术，借助于类似打印机的数字化制造设备，通过对数字化模型进行分层处理，利用材料不断叠加形成所需的实体模型。在“中国制造2025”的大背景下，面对激烈的市场竞争环境，如何提高自身实力，屹立于世界“智能制造”之巅，成为当前3D打印行业研究的热点课题之一。本文从工艺技术、行业标准、市场规模等方面分析和归纳了3D打印在国内外的发展现状及存在问题，并对3D打印今后的发展趋势进行了展望，提出了加强智能材料研究、绿色加工发展、数字化资源整合等方面研究的建议，为我国3D打印行业的发展提供了一定的借鉴意义。

3D打印相比于传统制造工艺对材料处理方式为“减法”的观念，3D打印对材料的处理方式为“加法”，是一种通过分层材料“自下而上”叠加的制造工艺。这项技术由Charles Hull于1986年在被称为立体光固化（SLA）过程中开发出来，随后又发展出粉末床熔融、熔融沉积成型（FDM）、喷墨印刷和轮廓加工（CC）等相关技术。3D打印涉及各种技术、材料和设备，而技术作为3D打印发展过程中最重要的影响因素之一，是3D打印的核心。经过多年的不断发展，3D打印已广泛应用于不同行业，而相对应的技术也是种类繁多，本文对目前比较常见的3D打印技术进行归纳和分析，并总结出该技术未来可能的发展方向。

3D打印技术的分类目前没有形成统一标准，按照成型技术原理可划分为熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling，FDM）、选择性激光烧结技术（Selective Laser Sintering，SLS）、分层实体制造技术（Laminated Object Manufacturing，LOM）、立体光固化技术（Stereo lithography Appearance，SLA）、三维打印粘接成型技术（Three Dimensional Printing and Gluing， 3DP）、数字光处理技术（Digital Light Processing，DLP）、多头喷射技术（PloyJet）、选择性激光熔化技术（Selective Laser Melting，SLM）、直接金属激光烧结（Direct Metal Laser Sintering，DMLS）、电子束熔炼技术（Electron Beam Melting，EBM）等。

标准是技术创新和产业化的桥梁和纽带，是技术发展的催化剂。2017年底，原国家质检总局发布了一份关于2017年3D打印产品的质量风险监测分析报告：经过机械安全、电机安全及电磁兼容安全等安全指标的监测分析，在被监测的37批次自主品牌的增材制造设备中，发现了34批次的产品在安全指标监测中均存在不达标的情况，仅有3批次的增材制造设备的产品质量和性能能够通过全部的安全指标监测，合格率不足10%。由此可见，我国3D打印设备质量良莠不齐，行业已经出现了无序竞争的迹象，必需通过制定更多的标准对市场进行约束、规范和引导，不断加强增材制造标准的有效供给，以及积极提升我国增材制造标准的国际化水平，充分利用“标准化+”产生的引领效应，从而推动我国增材制造业有序、健康地向前发展。本文对目前国内外增材制造标准的制定情况进行归纳、总结，以期为我国后续增材制造标准的制定提供一定的借鉴意义。

3D打印作为新一轮先进制造、智能制造的经济增长点，受到世界各国的重视和大力发展，增材制造技术已日臻成熟，但是相关的技术标准缺位问题日益突出，现有标准已远远不能满足日新月异的市场需求。目前，3D打印标准制定的主要组织机构如表2所示，其中最重要的组织机构为：美国材料与试验协会增材制造技术委员会（ASTM F42）、国际标准化组织增材制造技术委员会（ISO/TC261）以及欧洲标准委员会（CEN）。

3D打印是对传统制造工艺的革命性变革，能够给制造业带来全新的理念，也将成长为未来制造业新的、强有力的经济增长点。近些年，随着各国对增材制造的重视和发展，3D打印不管是技术研究还是产业规模都取得了长足的进步，但仍具有巨大的市场潜能。我国增材制造技术的起步时间跟全球其他国家基本同步，前期在设备制造工艺、材料、软件开发等方面研究取得了丰硕的成果，制造技术基本达到国际水平，部分技术处于国际领先水平；但是在技术转化、应用推广及产业化等方面却远远落后，亟待解决。

正如中国3D打印技术产业联盟创始人罗军所说，3D打印行业正向着速度更快、成本更低、应用更广、精度更高、操作更简便的方向发展。针对如何适应时代潮流，发展3D打印技术，加快推动建设制造强国，助推中国产品产业迈向中高端水平，增强中国制造在国际社会的参与度和话语权，本文对今后3D打印的发展方面进行了以下几点展望：

（1）不断加强国家层面的战略布局，构建我国3D打印顶层设计，同时努力强化、细化政策引导，有序推进3D打印市场良性发展。

（2）要清楚认识到3D打印并不会取代传统的制造技术，更是一种技术融合，一种对传统行业和传统技术的全面升级和改进。要适应时代发展，利用“互联网+”、大数据、云计算等技术红利进行数字化资源的优化整合，搭建更多开放式服务平台，真正实现3D打印与各产业间的深度融合。

（3）不断加强3D打印科学研究，尤其是制造工艺和材料研究。努力构建3D打印过程的实时反馈和误差分析系统，减少材料浪费、降低冗余度，实现绿色加工、智能制造；研究和开发新型材料、智能材料，丰富和提高材料的多样性和力学性能。

（4）不断加强3D打印标准化工作，努力构建符合我国国情的标准化体系，并通过不断完善和修正使之与增材制造产业的发展相协调，时刻保证以标准来规范和引领市场。