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解读3D打印：一种典型的数字化制造技术

发布时间：2026-09-22 00:20:56 丨 浏览次数：725

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　　应用领域扩大从高端走向普及用领域扩大从高端走向普及用领域扩大从高端走向普及

　　上世纪世纪世纪9000年代是代是代是3DDD打印技术蓬勃发展时期,至少有十几种新工艺和新系统设印技术蓬勃发展时期,至少有十几种新工艺和新系统设印技术蓬勃发展时期,至少有十几种新工艺和新系统设备先后面世,但其大红大紫还是在奥巴马提出振兴制造业的战略之后。先后面世,但其大红大紫还是在奥巴马提出振兴制造业的战略之后。先后面世,但其大红大紫还是在奥巴马提出振兴制造业的战略之后。

　　这一速度的发展之快,受关注之高,从频频见诸媒体就可感受到。它的发展也一速度的发展之快,受关注之高,从频频见诸媒体就可感受到。它的发展也一速度的发展之快,受关注之高,从频频见诸媒体就可感受到。它的发展也是体现在这一行业的各个环节和层面。体现在这一行业的各个环节和层面。体现在这一行业的各个环节和层面。

　　首先是从快速原型、工艺辅助等间接制造向零部件直接制造转变。近年来,利先是从快速原型、工艺辅助等间接制造向零部件直接制造转变。近年来,利先是从快速原型、工艺辅助等间接制造向零部件直接制造转变。近年来,利用粉末材料的粉末材料的粉末材料的3DDD打印技术成为零部件直接制造领域的研究热点和前沿。其中,印技术成为零部件直接制造领域的研究热点和前沿。其中,印技术成为零部件直接制造领域的研究热点和前沿。其中,利用小用小用小功率率率激光器和粉床工艺的选择性激光熔化技术设备才出现两三年,光器和粉床工艺的选择性激光熔化技术设备才出现两三年,光器和粉床工艺的选择性激光熔化技术设备才出现两三年,但已经已经已经在钛钛钛合金金金、镍基高温合金等特种合金零件的快速制造方面显示出了强大的技术优基高温合金等特种合金零件的快速制造方面显示出了强大的技术优基高温合金等特种合金零件的快速制造方面显示出了强大的技术优势。。。美国国国AeroMeteroMeteroMet公司使用司使用司使用LENSENSENS技术制造的次承力结构件在术制造的次承力结构件在术制造的次承力结构件在F-18-18-18战斗机上实现斗机上实现斗机上实现了装机应用。装机应用。装机应用。

　　接下来是多学科交叉融合发展,下来是多学科交叉融合发展,下来是多学科交叉融合发展, 3DDD打印应用领域不断扩大。印应用领域不断扩大。印应用领域不断扩大。 3DDD打印与生物学印与生物学印与生物学科、信息学科、材料学科交叉融合为、信息学科、材料学科交叉融合为、信息学科、材料学科交叉融合为3DDD打印技术提供了更为广阔的发展空间。印技术提供了更为广阔的发展空间。印技术提供了更为广阔的发展空间。3DDD打印技术与生物工程的结合已成功应用于印技术与生物工程的结合已成功应用于印技术与生物工程的结合已成功应用于人体体体器官的再制造。官的再制造。官的再制造。

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　　第四是形成了相对完整的四是形成了相对完整的四是形成了相对完整的3DDD打印制造产业链,并形成了一定的产业规模和印制造产业链,并形成了一定的产业规模和印制造产业链,并形成了一定的产业规模和市场销售。欧美国家已经形成了包含材料制备、相关软件、工艺、装备、管理、创售。欧美国家已经形成了包含材料制备、相关软件、工艺、装备、管理、创售。欧美国家已经形成了包含材料制备、相关软件、工艺、装备、管理、创意服务和应用等相对完整的产业链。据《服务和应用等相对完整的产业链。据《服务和应用等相对完整的产业链。据《WohlersReport2010ohlersReport2010ohlersReport2010》统计计计, 3DDD打印应印应印应用领域包括消费产品领域包括消费产品领域包括消费产品/电子子子产品行业、汽车行业、医疗品行业、汽车行业、医疗品行业、汽车行业、医疗/牙科行业以及航空航天、科行业以及航空航天、科行业以及航空航天、建筑等行业。据预测,到筑等行业。据预测,到筑等行业。据预测,到2025025025年,,, 3DDD打印技术潜在的经济影响将达到印技术潜在的经济影响将达到印技术潜在的经济影响将达到2300300300—2500500500亿美元。美元。美元。

　　与我们生活最相关的是,我们生活最相关的是,我们生活最相关的是, 3DDD打印装备从高端型走向普及型。低端印装备从高端型走向普及型。低端印装备从高端型走向普及型。低端3DDD打印装备印装备印装备销量的急剧增加促使了量的急剧增加促使了量的急剧增加促使了3DDD打印装备总销量的快速增长,也说明了印装备总销量的快速增长,也说明了印装备总销量的快速增长,也说明了3DDD打印制造印制造印制造装备从高端型向普及型快速转变。备从高端型向普及型快速转变。备从高端型向普及型快速转变。现在在在在在在淘宝网宝网宝网上,,,最便宜几千元就可以买到一便宜几千元就可以买到一便宜几千元就可以买到一部3DDD打印机印机印机。如果你迫不及待想试试打印出自己设计的模型,可以考虑购买一如果你迫不及待想试试打印出自己设计的模型,可以考虑购买一如果你迫不及待想试试打印出自己设计的模型,可以考虑购买一台。。。

　　我国自上世纪国自上世纪国自上世纪9000年代初,代初,代初,便在国家自然科学基金委和国家科技部的支持下开始在国家自然科学基金委和国家科技部的支持下开始在国家自然科学基金委和国家科技部的支持下开始研究该项技术,究该项技术,究该项技术,相比较其他制造领域,比较其他制造领域,比较其他制造领域,我国国国3DDD打印技术与国外基本上同步启动、印技术与国外基本上同步启动、印技术与国外基本上同步启动、同步发展。步发展。步发展。

　　特别是在科技部多个五年计划的持续支持下,华中科技别是在科技部多个五年计划的持续支持下,华中科技别是在科技部多个五年计划的持续支持下,华中科技大学学学、西安交通大学、西安交通大学、西安交通大学、清华大学、华大学、华大学、北京航空航天大学、京航空航天大学、京航空航天大学、西北工业大学等一批科研院所开展了几乎所有主北工业大学等一批科研院所开展了几乎所有主北工业大学等一批科研院所开展了几乎所有主流的的的3DDD打印技术研究,研发出一批印技术研究,研发出一批印技术研究,研发出一批3DDD打印装备,建立了两个国家重点印装备,建立了两个国家重点印装备,建立了两个国家重点实验室验室验室、1个国家工程中心, 以及若干生产力促进中心,在航空、汽车、生物、 电子等行国家工程中心, 以及若干生产力促进中心,在航空、汽车、生物、 电子等行国家工程中心, 以及若干生产力促进中心,在航空、汽车、生物、 电子等行业进行应用验证,为持续研究与应用推广打下了良好的基础。进行应用验证,为持续研究与应用推广打下了良好的基础。进行应用验证,为持续研究与应用推广打下了良好的基础。

　　另外,神龙汽车、长安福特、奇瑞汽车、广西玉柴机器有限公司、东风汽车公外,神龙汽车、长安福特、奇瑞汽车、广西玉柴机器有限公司、东风汽车公外,神龙汽车、长安福特、奇瑞汽车、广西玉柴机器有限公司、东风汽车公司等一批等一批等一批企业业业则利用利用利用3DDD打印技术于多种零部件和产品的设计开发和生产应用印技术于多种零部件和产品的设计开发和生产应用印技术于多种零部件和产品的设计开发和生产应用中。。。

　　未来来来5年,我国可重点围绕高端工业产品和大众个性化消费产品两大类,我国可重点围绕高端工业产品和大众个性化消费产品两大类,我国可重点围绕高端工业产品和大众个性化消费产品两大类对象象象,加强强强3DDD打印有关的基础理论与成形微观机理、设计方法、关键印有关的基础理论与成形微观机理、设计方法、关键印有关的基础理论与成形微观机理、设计方法、关键工艺艺艺技术研究,术研究,术研究,高性能高精度高效率工艺性能高精度高效率工艺性能高精度高效率工艺装备备备研制, 以及相关标准规范制定。制, 以及相关标准规范制定。制, 以及相关标准规范制定。

　　卢秉恒中国工程院院士、西安交通秉恒中国工程院院士、西安交通秉恒中国工程院院士、西安交通大学学学机械学院院长、教授,械学院院长、教授,械学院院长、教授,

　　我国的国的国的3DDD打印技术进步很快,但仍然落后于欧美,而落后的原因并不是研发印技术进步很快,但仍然落后于欧美,而落后的原因并不是研发印技术进步很快,但仍然落后于欧美,而落后的原因并不是研发时间晚了几年。 国内间晚了几年。 国内间晚了几年。 国内企业业业在研发上投入少、底子薄、资金少,制约了研发投入。研发上投入少、底子薄、资金少,制约了研发投入。研发上投入少、底子薄、资金少,制约了研发投入。此外,政府的支持力度也不够。外,政府的支持力度也不够。外,政府的支持力度也不够。

　　国内内内3DDD打印技术虽然科研水平已位居世界前列,但在工艺装备、工程应用方印技术虽然科研水平已位居世界前列,但在工艺装备、工程应用方印技术虽然科研水平已位居世界前列,但在工艺装备、工程应用方面还有很大的发展空间。为此,我国还有很大的发展空间。为此,我国还有很大的发展空间。为此,我国3DDD打印技术需要制定技术发展路线图,规印技术需要制定技术发展路线图,规印技术需要制定技术发展路线图,规划基础研究、产业化、工程应用的发展路线,从而使其真正产业化。基础研究、产业化、工程应用的发展路线,从而使其真正产业化。基础研究、产业化、工程应用的发展路线,从而使其真正产业化。

　　宋天虎中国机械工业联合会副会长、教授级高工,天虎中国机械工业联合会副会长、教授级高工,天虎中国机械工业联合会副会长、教授级高工,

　　3DDD打印存在五个问题有待解决。印存在五个问题有待解决。印存在五个问题有待解决。

　　第一个,怎么检测。要作为产业,没有一个通用的一个,怎么检测。要作为产业,没有一个通用的一个,怎么检测。要作为产业,没有一个通用的检测方法测方法测方法可能不行,第二个,能不行,第二个,能不行,第二个,性能的能的能的稳定性定性定性也需要检测,第三个,尺寸精度也有待提高,第四个,组织结构需需要检测,第三个,尺寸精度也有待提高,第四个,组织结构需需要检测,第三个,尺寸精度也有待提高,第四个,组织结构需要研究,第五个,效率问题。研究,第五个,效率问题。研究,第五个,效率问题。

　　未来的增材制造要向着成形过程的仿真,过程监控与问题来的增材制造要向着成形过程的仿真,过程监控与问题来的增材制造要向着成形过程的仿真,过程监控与问题智能能能处理方向的发展理方向的发展理方向的发展很有必要, 国外也在这方面开始着手了。有必要, 国外也在这方面开始着手了。有必要, 国外也在这方面开始着手了。

　　杨海成中国航天科技集团总工程师、北京神舟航天软件技术有限公司海成中国航天科技集团总工程师、北京神舟航天软件技术有限公司海成中国航天科技集团总工程师、北京神舟航天软件技术有限公司董事长事长事长,

　　3DDD打印制造应该是一个典型的数字化制造技术,印制造应该是一个典型的数字化制造技术,印制造应该是一个典型的数字化制造技术, 当然包括材料,然包括材料,然包括材料,当然也包括装然也包括装然也包括装备,也包括工艺,但是的的确确为什么国外叫,也包括工艺,但是的的确确为什么国外叫,也包括工艺,但是的的确确为什么国外叫3DDD打印, 因为突出了数字制造的印, 因为突出了数字制造的印, 因为突出了数字制造的体系和概念。 以系和概念。 以系和概念。 以3DDD打印制造技术为代表的数字化制造技术将对产品设计、制造印制造技术为代表的数字化制造技术将对产品设计、制造印制造技术为代表的数字化制造技术将对产品设计、制造工艺、制造装备及艺、制造装备及艺、制造装备及生产线产线产线、材料制备、相关工业标准、制造企业形态乃至整个传材料制备、相关工业标准、制造企业形态乃至整个传材料制备、相关工业标准、制造企业形态乃至整个传统制造体系产生全面、深刻的制造体系产生全面、深刻的制造体系产生全面、深刻的变革革革。

　　王华明北京航空航天大学材料加工工程及华明北京航空航天大学材料加工工程及华明北京航空航天大学材料加工工程及自动化动化动化系教授,教授,教授,

　　增材制造技术最近很“热”材制造技术最近很“热”材制造技术最近很“热”,需要科学地、理性地对待。增材制造只是制造技术需要科学地、理性地对待。增材制造只是制造技术需要科学地、理性地对待。增材制造只是制造技术大家庭一个成员而已,家庭一个成员而已,家庭一个成员而已,实际上装备制造不可能依赖一种技术。际上装备制造不可能依赖一种技术。际上装备制造不可能依赖一种技术。制造技术体系完整,造技术体系完整,造技术体系完整,减材制造不是说传统制造,材制造不是说传统制造,材制造不是说传统制造,其实传统制造技术非常地多。实传统制造技术非常地多。实传统制造技术非常地多。增材制造与减材制造并材制造与减材制造并材制造与减材制造并不是对立的事情,是对立的事情,是对立的事情,增材制造产品需要后续少量的减材加工。材制造产品需要后续少量的减材加工。材制造产品需要后续少量的减材加工。增材制造不可能颠覆材制造不可能颠覆材制造不可能颠覆或取代减材制造。取代减材制造。取代减材制造。

　　史玉升华中科大材料科学与工程学院副院长、教授,玉升华中科大材料科学与工程学院副院长、教授,玉升华中科大材料科学与工程学院副院长、教授,

　　我们认为们认为们认为3DDD打印存在以下瓶颈问题。粉末材料,材料已经成为增材制造的主印存在以下瓶颈问题。粉末材料,材料已经成为增材制造的主印存在以下瓶颈问题。粉末材料,材料已经成为增材制造的主要瓶颈问题,如何制备这样的材料有很多困难。第二,装备的精度和效率。第三瓶颈问题,如何制备这样的材料有很多困难。第二,装备的精度和效率。第三瓶颈问题,如何制备这样的材料有很多困难。第二,装备的精度和效率。第三是,,,成本本本,现在装备一买几百万,上千万,成本太高了。再者是成形工艺,除了现在装备一买几百万,上千万,成本太高了。再者是成形工艺,除了现在装备一买几百万,上千万,成本太高了。再者是成形工艺,除了本身的增材制造成形工艺,身的增材制造成形工艺,身的增材制造成形工艺,也要考虑和传统的工艺相结合,要考虑和传统的工艺相结合,要考虑和传统的工艺相结合,结合后将发挥传统和合后将发挥传统和合后将发挥传统和增材制造的优点。表面质量、微观结构和宏观性能控制都是材制造的优点。表面质量、微观结构和宏观性能控制都是材制造的优点。表面质量、微观结构和宏观性能控制都是3DDD打印技术亟待解印技术亟待解印技术亟待解决的关键问题,特别是标准制定。的关键问题,特别是标准制定。的关键问题,特别是标准制定。

　　张正文正文正文英国国国埃克塞特大学教授、重庆大学特聘教授,克塞特大学教授、重庆大学特聘教授,克塞特大学教授、重庆大学特聘教授,

　　3DDD打印是个交叉学科,印是个交叉学科,印是个交叉学科,也就是设备难以提高的原因可能跟工艺有关系,就是设备难以提高的原因可能跟工艺有关系,就是设备难以提高的原因可能跟工艺有关系,但工艺工艺工艺提高可能跟材料有关系。高可能跟材料有关系。高可能跟材料有关系。怎么利用我们国家的么利用我们国家的么利用我们国家的市场场场优势,势,势,主导国际工艺链的形成导国际工艺链的形成导国际工艺链的形成过程,争取在国际产业链形成过程中,我国占据高附加值的部分。第三,软件,程,争取在国际产业链形成过程中,我国占据高附加值的部分。第三,软件,程,争取在国际产业链形成过程中,我国占据高附加值的部分。第三,软件,比如多孔结构、如多孔结构、如多孔结构、网状结构的优化状结构的优化状结构的优化设计软件计软件计软件,将来的软件是不是跟它的一样,这几来的软件是不是跟它的一样,这几来的软件是不是跟它的一样,这几个方面都得需要去加强。方面都得需要去加强。方面都得需要去加强。

　　应该处理好五个关系。第一个传统设计制造与该处理好五个关系。第一个传统设计制造与该处理好五个关系。第一个传统设计制造与3DDD打印制造的关系。第二个,印制造的关系。第二个,印制造的关系。第二个,大规模制造与个性化制造的关系。规模制造与个性化制造的关系。规模制造与个性化制造的关系。将来仅仅是单件小批量,来仅仅是单件小批量,来仅仅是单件小批量,还是停留在很小的层是停留在很小的层是停留在很小的层面。第三个,政府和市场的关系。如果这个问题现在不考虑清楚,将来会带来另。第三个,政府和市场的关系。如果这个问题现在不考虑清楚,将来会带来另。第三个,政府和市场的关系。如果这个问题现在不考虑清楚,将来会带来另外的问题,完全靠市场拉动是很困难的,包括现在电动汽车的模式。第四个,装的问题,完全靠市场拉动是很困难的,包括现在电动汽车的模式。第四个,装的问题,完全靠市场拉动是很困难的,包括现在电动汽车的模式。第四个,装备和产品,硬件和软件的关系。我觉得在关心和产品,硬件和软件的关系。我觉得在关心和产品,硬件和软件的关系。我觉得在关心3DDD打印制造装备的同时,应该关印制造装备的同时,应该关印制造装备的同时,应该关心满足满足满足3DDD打印需求的材料的制备装备,包括钛印需求的材料的制备装备,包括钛印需求的材料的制备装备,包括钛合金金金的粉末,均匀性、一致性各粉末,均匀性、一致性各粉末,均匀性、一致性各方面的要求,这种装备的制造。另外要关心软件。第五个,制造模式、面的要求,这种装备的制造。另外要关心软件。第五个,制造模式、面的要求,这种装备的制造。另外要关心软件。第五个,制造模式、商业模式业模式业模式与产业模式的关系。产业模式的关系。产业模式的关系。