目前，3D打印技術(shù)在大眾消費(fèi)、工業(yè)、生物工程等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始，并具有不同的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。在歐洲和美國(guó)，3D印刷的流行率高于中國(guó)。2012年，世界3D印刷行業(yè)產(chǎn)值12億-13億元，中國(guó)約10億元。美國(guó)和德國(guó)的3D打印產(chǎn)值約占行業(yè)總收入的80%。中國(guó)的市場(chǎng)規(guī)模與日本相同。在大眾消費(fèi)領(lǐng)域，中國(guó)正在推出3D攝影館和3D創(chuàng)作者，杭州、北京、西安、上海等城市也相繼開(kāi)設(shè)了3D攝影館。如何將3D打印技術(shù)應(yīng)用于大眾消費(fèi)領(lǐng)域，尚缺乏成熟的商業(yè)模式。這個(gè)問(wèn)題不僅存在于大眾消費(fèi)層面，也存在于產(chǎn)業(yè)層面和生物工程層面。傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)模式是生產(chǎn)設(shè)備和銷售設(shè)備。無(wú)論市場(chǎng)用戶的需求如何，設(shè)備都是在上市前生產(chǎn)的。目前，3D打印產(chǎn)業(yè)仍走傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的老路。這種方式似乎行不通，否則3D打印技術(shù)在全球市場(chǎng)產(chǎn)值超過(guò)20億美元？“3D打印應(yīng)取代傳統(tǒng)制造業(yè)。在未來(lái)，我們可以在家里打印任何我們想要的東西，不需要工廠、車間、工人或外出?！白孕熊嚭惋w機(jī)可以用3D打印機(jī)打印”，“3D打印將使工廠告別車床、鉆頭、沖壓機(jī)、模具制造機(jī)等。傳統(tǒng)的工具被更復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟件所支配…這是很多人的觀點(diǎn)，也經(jīng)常被一些媒體引用。根據(jù)3D打印技術(shù)的原理，不可否認(rèn)，3D打印實(shí)際上可以打印出設(shè)計(jì)之外的任何東西。

幾種主流快速成型工藝的成型原理及優(yōu)缺點(diǎn)
1. 激光光固化（SLA——Stereolithography）
該技術(shù)以光敏樹脂為原料，將計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光按預(yù)定零件各分層截面的輪廓為軌跡對(duì)液態(tài)樹脂連點(diǎn)掃描，便被掃描區(qū)的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)，從而形成零件的一個(gè)薄層截面。當(dāng)層固化完畢，移動(dòng)工作臺(tái)，在原先固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹脂以便進(jìn)行下一層掃描固化。新固化的一層牢固地粘合在前一層上，如此重復(fù)直到整個(gè)零件原型制造完畢。美國(guó)3DSYSTEMS 公司是*早推出這種工藝的公司。該項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)是精度和光潔度高，但是材料比較脆，運(yùn)行成本太高，后處理復(fù)雜，對(duì)操作人員要求較高。適合驗(yàn)證裝配設(shè)計(jì)過(guò)程中用。
2. 三維打印成型（3DP——3Dimension Printer）
其*大特點(diǎn)是小型化和易操作，多用于商業(yè)、辦公、科研和個(gè)人工作室等環(huán)境。而根據(jù)打印方式的不同，3DP三維打印技術(shù)又可以分為熱爆式三維打印（代表：美國(guó)3D Systems公司的 Zprinter系列——原屬ZCorporation公司，已被3D Systems公司收購(gòu)）、壓電式三維打?。ù恚好绹?guó)3D Systems公司的ProJet系列和前不久被Stratasys公司收購(gòu)的以色列Objet公司的三維打印設(shè)備）、DLP投影式三維打?。ù恚旱聡?guó)Envisiontec公司的Ultra、Perfactory系列）等。
增材制造現(xiàn)在定義了用于創(chuàng)建新零件和產(chǎn)品的大型工業(yè)（和業(yè)余愛(ài)好）系統(tǒng)。更常見(jiàn)地稱為3D打印，此類別中的大多數(shù)系統(tǒng)的特征在于它們逐層構(gòu)建零件的方法。
各個(gè)系統(tǒng)之間存在顯著差異，目前存在10種類型的3D打印。但是，這些和更典型的工業(yè)流程之間的主要區(qū)別可以分為幾類：
1、速度定義了從設(shè)計(jì)到完成可以制造給定部件的速度。
2、成本是創(chuàng)建單個(gè)零件所需的平均資金數(shù)額。
3、質(zhì)量是衡量零件和程度的現(xiàn)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
4、一致性是在相同的制造運(yùn)行之間“相同”部件的相似之處。
5、靈活性定義了在制造過(guò)程中可以輕松定制或修改設(shè)計(jì)。
6、可訪問(wèn)性粗略衡量一個(gè)人或企業(yè)可以輕松獲得創(chuàng)建零件或產(chǎn)品的方法。
7、可持續(xù)性是對(duì)單個(gè)零件制造產(chǎn)生的廢物量的粗略衡量，以及與其他工藝相比，零件可以回收的難易程度。

工業(yè)3D打印機(jī)的主要用途是什么？
工業(yè)三維打印機(jī)的應(yīng)用對(duì)象可以是任何行業(yè)，只要這些行業(yè)需要模型和原型。具體應(yīng)用領(lǐng)域包括：
1.工業(yè)制造：產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、原型設(shè)計(jì)、產(chǎn)品評(píng)審、功能驗(yàn)證；制作模具原型或直接打印模具，直接打印產(chǎn)品。小型無(wú)人駕駛飛行器、3D打印的小型汽車等概念產(chǎn)品相繼問(wèn)世。家電產(chǎn)品的3D打印模型也用于企業(yè)宣傳和營(yíng)銷活動(dòng)。
2。文化創(chuàng)意與數(shù)字娛樂(lè)：具有復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)和特殊材料的藝術(shù)表現(xiàn)載體?？苹秒娪啊鞍⒎策_(dá)”使用3D打印來(lái)塑造一些人物和道具；3D打印小提琴接近于手工藝。
3。航天國(guó)防工業(yè)：直接制造形狀復(fù)雜、尺寸細(xì)、性能特殊的零部件和機(jī)構(gòu)。
4.生物醫(yī)學(xué)：人工骨、牙齒、助聽(tīng)器、假肢等。
5。消費(fèi)品：設(shè)計(jì)和制造珠寶、服裝、鞋類、玩具和創(chuàng)意DIY作品。
6.建筑工程：建筑模型風(fēng)試驗(yàn)與效果顯示、建筑工程與施工(AEC)模擬。
7。教育：不同學(xué)科實(shí)驗(yàn)和教學(xué)的科學(xué)假設(shè)的模型驗(yàn)證。在美國(guó)的一些中學(xué)、學(xué)院和軍事學(xué)院，3D打印機(jī)已被用于教學(xué)和科學(xué)研究。
8。食品工業(yè)：研究人員已經(jīng)開(kāi)始嘗試印刷巧克力。也許在不久的將來(lái)，許多完全相同的食物將與食品3D打印機(jī)“打印”。當(dāng)然，到那時(shí)，人造食品可能要貴很多倍。
9.個(gè)性化定制：基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)下載、電子商務(wù)個(gè)性化打印和定制服務(wù).
EOS北美航空航天業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理Scott Killian表示，當(dāng)公司開(kāi)始時(shí)，他們很容易轉(zhuǎn)向增材制造服務(wù)供應(yīng)商的部分零件。 “一旦公司投入生產(chǎn)，他們就必須弄清楚供應(yīng)鏈?zhǔn)欠袢阅軡M足他們的需求，”他補(bǔ)充說(shuō)。 “現(xiàn)在有很多潮流和流動(dòng)讓供應(yīng)鏈增加?！?br>許多航天公司直接與EOS（一家德國(guó)3D打印機(jī)制造商）或由增材制造服務(wù)提供商運(yùn)營(yíng)的EOS設(shè)備上的打印部件合作。 Killian可以討論的火箭客戶是Launcher。這家開(kāi)發(fā)3D打印銅雙金屬發(fā)動(dòng)機(jī)的紐約公司已同意與EOS展開(kāi)聯(lián)合營(yíng)銷活動(dòng)。
“他們希望公開(kāi)談?wù)撍麄冋谧鍪裁匆约八麄冋谧鍪裁?，”基利安說(shuō)。 “他們還希望在他們前進(jìn)的過(guò)程中與我們密切合作。”
Launcher在5月發(fā)布推文，它生產(chǎn)出世界上的3D打印燃燒室，由單個(gè)部件組成。
由于EOS開(kāi)始公開(kāi)談?wù)撈渑cLauncher的合作，許多運(yùn)載火箭開(kāi)發(fā)商已聯(lián)系該公司討論增材制造。 Killian說(shuō)，一些早期公司已經(jīng)考慮了EOS機(jī)器的價(jià)格標(biāo)簽并決定不購(gòu)買機(jī)器。
“我們實(shí)際上遇到過(guò)這些創(chuàng)業(yè)公司的情況，他們與我們交談并決定與服務(wù)部門合作，直到將設(shè)備帶入并自行完成工作才有意義，”Killian說(shuō)。 “我們不一定會(huì)直接與很多火箭公司做很多事情，但我們的平臺(tái)在那里幫助他們?！?br> 3D打印新型熱電裝置創(chuàng)效率記錄-3d打印資訊
英國(guó)的研究人員在3D打印電子產(chǎn)品的性能方面取得了突破，通過(guò)一種新穎的制造方法創(chuàng)造出一種新型熱電裝置，將廢熱轉(zhuǎn)化為能源。該團(tuán)隊(duì)在《先進(jìn)能源材料》雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于其工作的論文。
研究人員表示，該裝置由斯旺西大學(xué)SPECIFIC創(chuàng)新和知識(shí)中心的研究人員開(kāi)發(fā)，將熱量轉(zhuǎn)換為電能，其效率比以前打印設(shè)備的性能高50％。該中心旨在開(kāi)發(fā)減少碳排放的技術(shù)，包括更的建筑和工業(yè)流程。
材料加成制造有著廣闊的發(fā)展前景，但也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。目前*困難的問(wèn)題是材料的物理化學(xué)性質(zhì)制約了其實(shí)現(xiàn)技術(shù)。例如，在成型材料中，目前主要是有機(jī)高分子材料和金屬材料。金屬材料的直接成形是近十年來(lái)的研究熱點(diǎn)。它逐漸在工業(yè)上得到應(yīng)用。難點(diǎn)在于如何提高精度。新的研究方向是通過(guò)添加材料制造技術(shù)，直接堆積軟組織材料(生物基質(zhì)材料和細(xì)胞)，形成類似生命的生物體，并通過(guò)體外和體內(nèi)培養(yǎng)制造復(fù)雜的組織和器官。關(guān)鍵技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)將有力地推動(dòng)材料添加技術(shù)的發(fā)展。
金屬3D打印技術(shù)及其專用電源的研究進(jìn)展
近年來(lái)，3D打印技術(shù)逐漸應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品的制造，特別是金屬材料的制造。在國(guó)防領(lǐng)域，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家重視3D印刷技術(shù)的發(fā)展，投入大量資金研究，3D印刷金屬部件一直是研究和應(yīng)用的重點(diǎn)。它不能打印模具、自行車、槍支等武器，甚至不能打印汽車、飛機(jī)等大型設(shè)備。三維打印作為一種新的制造技術(shù)，在設(shè)備設(shè)計(jì)與制造、設(shè)備保障、航空航天等領(lǐng)域顯示出了非常廣闊的應(yīng)用前景，并顯示出強(qiáng)大的發(fā)展勢(shì)頭。
1 3D打印概述
1.1 基本概述
3D打印技術(shù)的核心思想起源于19世紀(jì)末的美國(guó)，但直到20世紀(jì)80年代中期才形成。1986年，美國(guó)查爾斯·赫爾發(fā)明了臺(tái)3D打印機(jī)。3D打印技術(shù)于1991年在中國(guó)開(kāi)始研究。大約在2000年，這些過(guò)程開(kāi)始從實(shí)驗(yàn)室研究到工程和生產(chǎn)逐漸發(fā)展。當(dāng)時(shí)，它的名字是快速原型技術(shù)（RP），這是在開(kāi)發(fā)樣本之前的物理模型?，F(xiàn)在又被稱為快速成型技術(shù)，材料加成制造。但為了方便公眾接受，這種新技術(shù)統(tǒng)稱為3D打印。三維打印是一種基于數(shù)字模型設(shè)計(jì)的快速成型技術(shù)，三維物體的生成技術(shù)是利用金屬粉末或樹脂等粘合材料層層“增料”印刷而成。3D打印被稱為“上個(gè)世紀(jì)的思想和技術(shù)，本世紀(jì)的市場(chǎng)”。
1.2 3D打印特點(diǎn)
1)精度高。目前，3D打印裝置的精度可以控制在0.3mm以下。
2）短周期。3D打印不需要模具的制造工藝，大大縮短了模型的生產(chǎn)時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，模型可以在幾小時(shí)甚至幾十分鐘內(nèi)打印出來(lái)。
3)個(gè)性化。3D打印對(duì)打印模型的數(shù)量沒(méi)有限制，無(wú)論是否可以以相同的成本進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)打印。
4）材料的多樣性。3D打印系統(tǒng)可以打印不同的材料，這些材料的多樣性可以滿足不同領(lǐng)域的需要。
5)成本相對(duì)較低。雖然目前3D打印系統(tǒng)和3D打印材料相對(duì)昂貴，但如果用于制作個(gè)性化產(chǎn)品，其生產(chǎn)成本相對(duì)較低。
2 金屬3D打印技術(shù)
金屬零件三維打印技術(shù)是整個(gè)三維打印系統(tǒng)中進(jìn)、最有潛力的技術(shù)，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要發(fā)展方向。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和普及應(yīng)用的需要，利用快速成型直接制造金屬功能零件已成為快速成型的主要發(fā)展方向。目前，直接制造金屬功能件的快速成型方法主要有：選擇性激光熔接（SLM）、電子束選擇性熔接（EBSM）、激光工程網(wǎng)成型（透鏡）等。
2.1激光工程清潔成形技術(shù)（透鏡）。
透鏡是桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出的一種新的快速成型技術(shù)。它的特點(diǎn)是直接制造具有復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)的金屬功能零件或模具；多種可加工金屬或合金材料可以實(shí)現(xiàn)非均勻材料零件的制造；便于加工熔點(diǎn)高、加工難度大的材料。
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透鏡是在激光熔覆技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的金屬零件三維打印技術(shù)。所述金屬粉末采用中強(qiáng)激光同步熔化，并按預(yù)定軌跡逐層沉積在基片上，最終形成金屬零件。1999年，Lens Technology被評(píng)為美國(guó)工業(yè)“創(chuàng)意的25項(xiàng)技術(shù)”之一。國(guó)外學(xué)者對(duì)透鏡法制備的奧氏體不銹鋼試樣的硬度分布進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，試樣的維氏硬度隨加工層數(shù)的增加而降低。
采用透鏡法制備了承重植入體的多孔梯度結(jié)構(gòu)。所用材料為鎳、鈦等與人體相容性好的合金。植入物的孔隙率為70%，植入物的使用壽命為7-12年?？死锵＜{等人。用Ti6Al4V和CoCrMo合金制備了多孔生物植入體，并對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，當(dāng)孔隙率為10%時(shí)，楊氏模量可達(dá)90 GPa；當(dāng)孔隙率為70%時(shí)，楊氏模量降至2 GPa。張等。制備了網(wǎng)狀鐵基（Fe-B-Cr-C-Mn-Mo-W-Zr）金屬玻璃（MG）模塊，發(fā)現(xiàn)MG的顯微硬度達(dá)到9.52GPA。采用LNS法對(duì)GTD-111定向凝固高溫合金進(jìn)行了修復(fù).采用透鏡法制備了國(guó)產(chǎn)薛春芳及其它具有良好組織、顯微硬度和力學(xué)性能的鈷基高溫合金薄壁件。通過(guò)透鏡工藝形成非變形Ni-Cu-Sn合金試樣。