浅谈3D打印技术与发展前景

报告题目：浅谈3D打印技术与发展前景学院：专业：班级：学号学生姓名：指导教师：年月日学科研讨贵州大学学科研讨论文第I页目录浅谈3D打印技术与发展前景..............................................II摘要................................................................IIAbstract.............................................................III前言..................................................................13D打印技术发展历史.....................................................23D打印技术发展的重要性.................................................33D打印技术简介.........................................................43D打印产业的未来发展前景...............................................5结束语.................................................................8参考文献...............................................................9贵州大学学科研讨论文第II页浅谈3D打印技术与发展前景摘要3D打印技术，毋庸置疑，已成为可预见未来的核心技术革命之一，其发展之势如日中天,是一种新兴的快速成型技术，近一段时间以来受到了社会的广泛关注。文章简要的介绍了3D打印技术的发展历史，以及3D打印技术的概念和其所依托的关键技术，概括了3D印技术目前的发展现状及今后国内外3D打印技术的发展前景。关键词：发展历史3D打印技术原理发展前景贵州大学学科研讨论文第III页Onthe3DprintingtechnologyanddevelopmentprospectsAbstract3Dprintingtechnology,nodoubt,hasbecomeoneofthecoretechnologyrevolutionfortheforeseeablefuture,thepotentialdevelopmentofitsheyday,isanewrapidprototypingtechnology,ithasrecentlybeenwidespreadconcerninthecommunity.Thispaperbrieflyintroducesthedevelopmenthistoryof3Dprintingtechnology,aswellaskeytechnicalconcepts3Dprintingtechnologyandrelyonit,andoutlinestheprospectsforthedevelopment3Dprintingtechnologycurrentsituationandfuturedevelopmentof3Dprintingtechnologyathomeandabroad.Keywords:DevelopmentHistory3DprintingtechnologyPrincipleProspects贵州大学学科研讨论文第1页前言3D打印技术作为快速成型领域的一种新兴技术，目前正成为一种迅猛发展的潮流。近一段时间，3D打印技术吸引了国内外新闻媒体和社会公众的热切关注。英国《经济学人》杂志2011年2月刊载封面文章，对3D打印技术的发展作了介绍和展望，文章认为：3D打印技术未来的发展将使大规模的个性化生产成为可能，这将会带来全球制造业经济的重大变革。很多新闻媒体乐观地认为：3D打印产业将成为下一个具有广阔前景的朝阳产业，近来，3D打印技术在发达国家不断推出新产品，全球不少公司推出了个人3D打印机，它已经在平常的生活中开始普及，3D打印技术将与其他的数字生产模式合为一起，可能会推动动第三次工业革命的实现。3D打印技术的发展前景如此之广阔，发展势头如此之强劲，3D打印机的推广应用具有重要的革命性意义，文章简要的介绍了3D打印技术的发展历史，以及3D打印技术的概念和其所依托的关键技术，概括了3D印技术目前的发展现状及今后国内外3D打印技术的发展前景，以及3D打印机的推广应用，产品用户只要设计好三维数据图，在数小时内通过3D打印就将产品“打印”出来，从而不需要大规模生产线，不需要库存大量的零部件，不需要大量的工人劳作，这也是未来的新型生产模式。贵州大学学科研讨论文第2页浅谈3D打印技术与发展前景一、3D打印技术发展历史（一）、3D打印技术的起源3D打印技术最早起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。3D打印是科技融合体模型中最新的高“维度”的体现之一，19世纪末，美国研究出了的照相雕塑和地貌成形技术，随后产生了打印技术的3D打印核心制造思想。（二）、3D打印技术的国外发展情况经过十多年的探索和发展，3D打印技术有了长足的进步，目前已经能够在0．01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。目前国际上较先进的产品可以实现每小时25ram厚度的垂直速率，并可实现24位色彩的彩色打印。目前，在全球3D打印机行业，美国3DSystems和Stratasys两家公司的产品占据了绝大多数市场份额。此外，在此领域具有较强技术实力和特色的企业/研发团队还有美国的Fab@Home和Shapeways、英国的Reprap等。3DSystems公司是全世界最大的快速成型设备开发公司。于2011年11月收购了3D打印技术的最早发明者和最初专利拥有者ZCorporation公司之后，3DSystems奠定了在3D打印领域的龙头地位。Stratasys公司20109与传统打印行业巨头惠普公司签订了0EM合作协议，生产HP品牌的3D打印机。继2011年5月收购Solidscape公司之后，Stratasys又于2012年4月与以色列著名3D打印系统提供商0bjet宣布合并。当前，国际3D打印机制造业正处于迅速的兼并与整合过程中，行业巨头正在加速崛起。目前在欧美发达国家，3D打印技术已经初步形成了成功的商用模式。如在消费电子业、航空业和汽车制造业等领域，3D打印技术可以以较低的成本、较高的效率生产小批量的定制部件，完成复杂而精细的造型。另外，3D打印技术获得应用的领域是个性化消费品产业。如纽约一家创意消费品公司Quirky通过在线征集用户的设计方案，以3D打印技术制成实物产品并通过电子市场销售，每年能够推出60种创新3Dsystem最先进的金属3D打印机prox40贵州大学学科研讨论文第3页产品，年收入达到100万美元。（三）、3D打印技术的国内发展情况近年来，我国积极探索3D打印技术的研究，取得了不错的成果，自20世纪90年代以来，国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发。清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面都有一定的科研优势；华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势，并已推出了HRP系列成型机和成型材料：西安交通大学自主研制了三维打印机喷头，并开发了光固化成型系统及相应成型材料，成型精度达到0.2mm；中国科技大学自行研制了八喷头组合喷射装置，有望在微制造、光电器件领域得到应用。但总体而言，国内3D打印技术研发水平与国外相比还有较大差距。近年来，国内如深圳维示泰克、南京紫金立德、北京殷华、湖南华曙高科等企业已实现了3D打印机的整机生产和销售，这些企业共同的特点是由海外归国团队建立，规模较小，产品技术与国外厂商同类产品相比尚处于低端。目前，国产3D打印机在打印精度、打印速度、打印尺寸和软件支持等方面还难以满足商用的需求，技术水平有待进一步提升。在服务领域，我国东部发达城市已普遍有企业应用进口3D打印设备开展了商业化的快速成型服务，其服务范围涉及到模具制作、样品制作、辅助设计、文物复原等多个领域。与内地相比，我国港台地区3D打印技术引入起步较早，应用更为广泛，但港台主要着重于技术应用，而非自主研发。在家电电器、汽车配件、通信技术、航天航空、军工等领域，3D打印技术被越来越多的运用在产品研发和生产中。在医疗领域，国内高水平的医院使用3D打印技术，为患者提供制定的牙齿和骨骼代替物以及具有仿生功能的体内植入物。在教育领域，我国有很多高校购买了3D打印设备，开展多个学科的教育和研究工作，这也不乏我校的3D打印室。二、3D打印技术发展的重要性3D打印技术的发展前景如此之广阔，发展势头如此之强劲，3D打印机的推广应用具有重要的革命性意义，3D打印技术相对传统制造技术来讲的确是一次重大的技术革命，用“颠覆”传统制造技术来形容也不过分，能够解决传统制造所不能解决的华曙高科推出的工业级3D打印机贵州大学学科研讨论文第4页技术难题，能够为传统制造业的创新发展注入新鲜动力。但是，传统制造业经过了数千年的积累和发展，已经在生产工艺、生产技术、材料等方面非常成熟，并形成了配套完善、功能齐全、社会各界广泛认可的产业基础。从3D打印的技术原理来看，我们设计师设计的任何复杂的，高难度的，传统制造方式不能生产的产品，利用3D打印技术都可以轻松地打印出来。但是，传统制造业所擅长的批量化规模化生产、精益化生产，恰恰是3D打印技术的短腿。比较来看，3D打印技术擅长的解决个性化、复杂化、高难度的生产技术，而传统制造业则擅长的是批量化和规模化。彼此之间优劣态势正好形成互补关系，而不是谁替代谁的问题。因此，3D打印技术本身不是要取代传统制造业，也不能取代传统制造业。任何一项新兴技术必须产业化，才能得到快速成熟和完善。3D打印技术在过去30多年的发展过程中，已经在航空航天、汽车、生物医学等领域广泛应用，目前已经具备了产业化的基础和条件。我们应该为3D打印技术产业化积极创造条件，使3D打印技术能够与传统制造业更紧密的结合3D打印重要性主要体现在以下三个方面：（一）制造工艺的深刻变革。3D打印的特点在于通过逐层堆积材料进行加工，而不是通过去除多余材料进行加工。因此，这项工艺也被称作“堆积制造”或“添加制造”。这改变了通过对原材料进行切削、组装进行生产的加工模式，节省了材料和加工时间，带来了制造工艺的深刻变革。（二）制造技术的重大飞跃。3D打印技术是一种新兴的高科技技术，综合应用了CAD/CAM技术、激光技术、光化学以及材料科学等诸多方面的技术和知识，3D打印技术的不断成熟将推动包括新材料技术、智能制造技术和堆积制造技术实现大的飞跃。（三）制造模式的一次“革命”。3D打印作为一种新的加工工艺，将改变第二次工业革命产生的以装配生产线为代表的大规模生产方式，使产品生产向个性化、定制化转变，实现生产方式的根本变革。3D打印机的推广应用将减少产品推向市场的时间，产品用户只要简单下载设计图在数小时内通过3D打印将产品“打印”出来，从而不需要大规模生产线，不需要库存大量的零部件，不需要大量的工人。三、3D打印技术简介3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造3D打印技术医疗领域的运用贵州大学学科研讨论文第5页（AM，AdditiveManufacturing）。作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3