1.4 3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢

1.從快速原型向終端產(chǎn)品直接制造轉(zhuǎn)變

3D打印技術(shù)最早被稱為快速成型技術(shù)或快速原型制造技術(shù)，主要應(yīng)用是快速原型制作和新產(chǎn)品開發(fā)過程中的設(shè)計驗證與功能驗證。隨著3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，特別是成型材料在性能上的不斷突破，3D打印技術(shù)開始從快速原型制造向終端產(chǎn)品直接制造發(fā)展。

在眾多的3D打印工藝中，以激光近凈成型技術(shù)（LENS）、選擇性激光熔融（SLM）、電子束熔煉技術(shù)（EBM）等為代表的金屬3D打印技術(shù)成為零部件直接制造領(lǐng)域的研究熱點。根據(jù)美國Wohlers Associates公司發(fā)布的2019年度報告，近幾年，全球金屬3D打印機銷量一直在高速增長，圖1-26所示為2005～2018年全球金屬3D打印機的銷量數(shù)量統(tǒng)計，可以看出，2017年和2018年全球金屬3D打印機銷量數(shù)量分別增長了79.9%和29.9%。與傳統(tǒng)鑄造、鍛造等工藝相比，金屬3D打印技術(shù)不僅適合制造形狀復(fù)雜零件、大型薄壁件、輕量化零件等，還能夠制造鈦合金、鎳基高溫合金等特種合金零件以及個性化生物零件。在航空航天、汽車制造、核電、造船、醫(yī)療器械等許多領(lǐng)域具有十分廣泛的應(yīng)用前景。

2.3D打印成型材料多樣化、通用化、標準化

3D打印材料是制約當前3D打印產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素。3D打印行業(yè)面臨著材料種類少、不能通用、質(zhì)量沒有相應(yīng)標準等突出問題。未來3D打印成型材料應(yīng)當克服這些問題，朝著多樣化、通用化和標準化的方向發(fā)展。

首先，材料多樣化。與傳統(tǒng)材料相比，3D打印材料種類依然相對較少。發(fā)展全新的3D打印材料，例如組織工程材料、功能梯度材料、納米材料、非均質(zhì)材料以及其他傳統(tǒng)方法難以制作的復(fù)合材料成為當前3D打印工藝技術(shù)中材料研究的熱點。

其次，材料通用化、開源化。目前3D打印工藝使用的材料大部分是由各設(shè)備制造商單獨提供，部分廠家甚至將設(shè)備與材料進行綁定銷售。不同廠家的材料通用性很差，而且材料成型性能還不十分理想，阻礙了3D打印產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此，開發(fā)性能優(yōu)良的專用成型材料，并使其系列化、通用化，將能極大地促進3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

最后，材料專業(yè)化、標準化。通過規(guī)范材料相關(guān)標準，能夠保障材料的優(yōu)良使用性能，促進產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。

3.3D打印設(shè)備向系列化和專業(yè)化方向發(fā)展

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，3D打印設(shè)備已經(jīng)逐步實現(xiàn)系列化。目前許多3D打印設(shè)備制造商都推出了自己的系列設(shè)備，不同型號的設(shè)備除了成型空間不同外，在打印精度、打印速度、所針對的材料以及產(chǎn)品模型的應(yīng)用性能等方面也都有所不同。

在不斷擴展3D打印設(shè)備類型的同時，有些有實力的3D打印設(shè)備制造商還按照不同行業(yè)特殊需求進行專業(yè)化的開發(fā)，例如開發(fā)面向珠寶行業(yè)、制鞋行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、生物工程領(lǐng)域等的專業(yè)3D打印設(shè)備。上海聯(lián)泰3D打印公司面向制鞋行業(yè)推出了3D鞋模打印機，該款打印機能夠?qū)崿F(xiàn)鞋底模具的量產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，打印出來的產(chǎn)品具有良好的精細度。美國3D Systems推出了可用于珠寶生產(chǎn)制造的3D打印機FabPro 1000以及配套的FabPro JewelCast GRN材料，該設(shè)備打印速度極快，同時可確保高質(zhì)量部件的精度和表面粗糙度，十分適合生產(chǎn)珠寶熔模鑄件。

4.3D打印使產(chǎn)品制造走向個性化、定制化

個性化制造是3D打印技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)制造技術(shù)的主要優(yōu)勢之一。3D打印個性化制造最有前景的領(lǐng)域之一就是醫(yī)學(xué)與醫(yī)療工程，將會引發(fā)醫(yī)學(xué)革命。這是因為醫(yī)療行業(yè)對于個性化、定制化具有顯著的需求，而個性化、小批量和高精度恰好是3D打印技術(shù)的核心優(yōu)勢。利用3D打印技術(shù)可以制造器官、骨骼等實體模型，用來指導(dǎo)手術(shù)方案設(shè)計，也可以直接打印皮膚、血管和心臟等人體器官，具有十分廣泛的應(yīng)用前景。另外，隨著人們生活水平日益提高，個性化、多樣化的消費需求漸成主流，利用3D打印技術(shù)也可以滿足人們在家電、汽車等其他消費領(lǐng)域的個性化定制產(chǎn)品的需求。

5.3D打印云服務(wù)平臺不斷涌現(xiàn)，開創(chuàng)全新商業(yè)模式

近年來，一些新興公司以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)打造了3D打印設(shè)備共享平臺，使人們能夠?qū)⒍ㄖ葡敕焖僮兂蓪嶋H產(chǎn)品，例如3DHubs公司。另一個著名的公司是Shapeways，它不僅利用3D打印技術(shù)為客戶定制他們自己設(shè)計的各種產(chǎn)品，還為客戶提供了銷售其創(chuàng)意產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)平臺。其他著名的3D打印定制化云服務(wù)平臺還包括比利時的i. materialise，新西蘭的Ponoko，法國的Sculpteo，中國的天馬行空網(wǎng)、魔猴網(wǎng)、意造網(wǎng)，美國的Cubify Cloud和Kraftwurx等。

3D打印云服務(wù)平臺通過以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術(shù)與3D打印技術(shù)相融合，開創(chuàng)了一種全新的商業(yè)模式。首先，大眾定制化使得消費用戶活躍地參與到了產(chǎn)品設(shè)計中，自己設(shè)計需要的產(chǎn)品；其次，交易對象由現(xiàn)實的實物產(chǎn)品向虛擬的數(shù)據(jù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)變；最后，集中式的生產(chǎn)將逐步轉(zhuǎn)變成為分布式制造，例如在網(wǎng)上購買個性化定制商品的設(shè)計文件后，人們就可以在附近的3D打印店打印出來。