第三節　3D打印與傳統工業

1．3D打印——助推萬眾創新

3D打印的工業應用，未來將變得平臺化、智能化、系統化。它將不僅是研發流程和生產工藝中的單個環節、孤立技術的應用，而是對傳統制造業的全面滲透和覆蓋，甚至是商業模式的創新。3D打印與機器人、物聯網、大數據、云計算等領域的結合也將更加密切，進而削減倉儲成本，優化供應鏈管理，在打造“智能工廠”、構建“智能生產”、實現“智能物流”中扮演更重要的角色。此外，3D打印技術也將成為萬千創客發揮創意、小型團隊驗證設計可行性、推動萬眾創新的重要助力。3D打印可以把人們眼前所看到的、腦中所想到的變為現實。

2．3D打印——顛覆性的制造技術

3D打印與傳統制造業的最大區別在于產品成型的過程上。在傳統的制造業中，整個制造流程一般需要經過開模具、鑄造或鍛造、切割、部件組裝等過程。3D打印則免去了復雜的過程，不需模具，一次成型。因此，3D打印可以克服一些傳統制造上無法達成的設計，制作出更復雜的結構。隨著技術的不斷進步，3D打印在鑄造精度上已經可以與傳統方式相媲美，但是在大規模生產上，3D打印目前仍無法獲得規模經濟，在成本上和效率上不具優勢。因此，3D打印主要應用于個性化、小批量和高精度的產品制造上。個性化定制、小批量、多品種的需求應用中，3D技術的優勢非常明顯并且不可或缺，因為少了中間制作模具的環節，帶來的是效率的提高、成本的降低和基于終端用戶個性化需求的靈活性。

3D打印技術是典型的顛覆性技術，一臺打印機可以“萬能地”制造種類繁多的定制化產品，有時甚至直接打印成型而無須組裝，圖1-12所示的是高精度3D打印機一次打印成型的機構裝配體，由于精度達到公差配合級別，成型的配合零件可以精確轉動或移動。

近代裝備制造業經過數百年的積累和發展，形成了配套完善、功能齊全的產業基礎；21世紀以來，傳統制造業中不斷引入新一代信息技術，正在向智能化、數字化和網絡化的現代先進制造業轉變。從技術上來說，3D打印技術有待未來突破自身的限制，但3D打印技術可與傳統制造業技術互補，共同推進現代制造業的轉型。此外，3D打印技術本身也在不斷改進，不斷有新的應用材料出現，應用領域也在逐步拓展。

3．3D打印與傳統制造業優勢互補

傳統機械制造是基于削、鉆、銑、磨、鑄和鍛等“減材”制造基本工藝的組合，工件的制造一般要經過多個工藝的組合才能完成。而3D打印技術秉承“分層制造，逐層疊加”的核心原理，是一體成型技術，一臺3D打印機就可以完成整個工件的制造。從工業應用領域來看，目前3D打印適于小批量、造型復雜的非功能性零部件，大多在汽車、航天等領域內用于制造樣件和模具等；而傳統的機加工制造適用于大規模、需要量產的部件，并廣泛應用在幾乎所有領域。從使用的材料來分析，受制于技術的需要，3D打印技術目前使用的材料多為塑料、光敏樹脂和金屬粉末等材料，這與傳統機加工可以使用幾乎任何材料相比要少很多。但3D打印就像其技術特點一樣，幾乎不產生浪費，材料的利用率可超過95%；而傳統制造，不同程度地要產生許多廢料。

如今，3D打印技術已經在社會公眾中引起了較大的反響，業界也有學者認為3D打印將在制造業掀起顛覆性的革命。

4．3D打印技術助力脫貧，將淤泥化為房屋

利用淤泥，配以一定的混凝土，再加入一種特殊的黏合劑，從而混合配置成了3D打印原材料。運用3D打印技術，可快速成型房屋，只需12～24h，即可打印出一幢60m2左右的房子，為居無定所的人提供一個溫暖的家。圖1-13所示的是一家3D打印公司僅用了24h建成的房屋的內、外景。