独家︱金属3D打印技术发展现状及问题
摘 要：我国的3D打印技术在基础理论、材料研发、工艺技术、核心元器件等方面与国际先进水平还有距离，整体产业规模小能力弱，迫切需要建构并完善3D打印产业生态链。
关键词：国内；3D打印；现状；问题
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.132
当前，世界各主要发达国家政府都在主张大力发展3D打印技术，3D打印新材料、新技术、新产品不断涌现，应用范围不断扩大，产业规模空前壮大。将来，3D打印设备将更普及、通用、智能，材料种类和性能更加多元，生产方式会更快速、敏捷，3D打印制造模式与传统制造模式将融合发展，相互促进。由于我国起步晚，3D打印技术在基础理论、材料研发、工艺技术、核心元器件等方面与国际先进水平还有距离，整体产业规模小能力弱，迫切需要建构并完善3D打印产业生态链，从而推动产业快速发展，促进社会创新升级。
1 我国3D打印技术发展现状
3D打印（ThreeDimension Printing，简称3DP）技术，是指通过逐层物理成形并连续叠加，从而生成三维实体的技术，又称为增材制造（AdditiveManufacturing，简称AM）技术。美国、德国和日本在该领域已经捷足先登，出现了一些专业的、规模化研发和生产3D打印设备的著名企业，比如美国3D Systems、德国EOS以及日本CMET等公司。
我国也自上世纪90年代初开始研究3D打印技术，其中华中科技大学、清华大学、西安交通大学自主开发了3D打印设备并实现产业化，这三家大学是我国最早开展3D打印技术研发和产业化的单位。此后，在航天航空领域有着举足轻重地位的北京航空航天大学、西北工业大学也分别开展3D打印技术在大型复杂金属构件直接打印方面进行研究，并且取得了实质性进展。目前已有若干技术处于世界先进水平。比如，通过激光直接加工制造的部分金属零件已能够满足某些特种零部件的性能要求，有望先行用于航天、航空装备制造；模拟人体器官的3D打印技术也得到快速发展， 3D打印出的模拟生物组织，为我国生物医疗卫生领域的发展和研究提供有力的技术支撑。随着工业新技术的快速发展，3D打印技术的应用范围已经空前广泛，具体包括：
（1）工业制造方面：许多制造企业先后引入3D打印技术，用于产品概念设计、工业造型、产品评验；直接打印模具模型，甚至打印产品。比如：已经出现3D打印的微型无人飞机、微型汽车、房子等；在一些家具企业的宣传、营销场合，已经出现3D打印的家用器具模型。
（2）航空与国防军工方面：已被应用于一些性能特殊、尺寸微小、形状复杂的零部件的加工制造。
（3）生物医疗方面：假肢、牙齿、人造血管等模拟生物组织的3D打印。
（4）建筑工程方面：用于风动试验和效果演示的建筑模型的打印等。
（5）消费品方面：珠宝、玩具、创意DIY作品的设计和制造。
（6）科教方面：用模型来验证科学假设，用于一些学科的教学和实验。
目前，国内已有实体公司依托高校研发成果对3D打印设备进行产业化专业化运作，并且初具规模，部分公司生产的便携式桌面3D打印机的性能价格已具备较强的国际竞争力，成功进入国际市场。影响力和市场份额较大的有：北京殷华（依托清华大学）、湖北滨湖机电（依托华中科技大学）、陜西恒通智能机器（依托西安交通大学）等。
2 3D打印技术发展中存在的问题分析
国内3D打印产业虽然发展迅速，但由于起步晚，底子薄，被关注力度不够等，发展中还存在许多问题，浅析如下：
2.1 认识不足导致重视不够
3D打印产业的发展牵涉面广，材料、控制、光电、机械、软件开发等传统和前沿的技术全面涉及，还需要成熟的信息技术数字化平台作为支撑，应用领域也牵及国防科工、航空航天、工艺艺术、汽车家电、生物医疗等众多方面。在全世界工业转型升级、发展智能制造化的背景下，在我国的“中国制造2025”的相关规划中，对3D打印技术的发展还需要足够重视的引导。
2.2 市场规模较小
我国虽有一些企业能自主制造生产3D打印设备，但普遍规模较小，研发力量有限。在一些关键技术环节还很薄弱，比如工件加工流程的连续性、支撑材料的加工和处理技术、部分特种材料的制备技术等，目前都还没达到产品制造的技术需求。从整个产业发展角度来看，缺少行业龙头的带动，缺少针对性的政策扶持措施，整体产业体量较小；同时，我国制造业还处于粗放发展阶段，很多部门很多企业对3D打印技术带来的冲击认识不足，接受度有限。
2.3 商业环境不配套
成熟、完善的供应商和服务商体系、市场平台是任何产业发展的必要条件。而目前国内的3D打印产业还处于初步阶段，还没有形成完整的产业链、工业环境杂乱零散，产业整合度有限，主导的行业技术标准、系统的研发平台尚未确立，技术发展和推广应用还处于凌乱无序状态，需要宏观规划和引导。
2.4 打印材料生产能力有限
3D打印技术是一种跨越多领域的多学科交叉技术，其中打印材料也是该技术的核心之一。打印材料的性能和特质对其成型工艺、设备结构、成型件的性能有着至关重要的影响，对 3D打印技术的应用和发展方面起着关键性的作用。当前国内3D打印材料供给能力非常有限，严重制约3D打印产业的发展。有能力生产3D打印材料的企业不多，打印材料尤其是金属打印材料主要依赖进口。
2.5 专业人才严重缺乏
我国3D打印产业在国际国内的工业发展大环境催化下已经进入快速发展阶段，涉足企业日益增多，对专业人才需求强烈，而市场上经过专业培训真正懂3D打印的人严重短缺。
总之，全球范围内已经掀起工业4.0的浪潮，制造业也正在向数字化、智能化、个性化方向发展， 其中3D打印是实现数字化制造的代表技术之一，它将对工业制造、生物医疗和人们的生活等领域产生革命性的影响和改变。在我国政府提出 “中国制造2025”的大背景下，作为新兴工业技术代表的3D打印技术必然会有广阔的发展空间，在未来的工业、生活等各领域也将会占有重要地位，我们要以此为契机，加快促进3D打印技术产业发展，推动我国由“工业大国”转变为“工业强国”。
作者简介：黄天凤（1973-），女，湖北随州人，讲师，主要研究方向：机械设计与制造专业。endprint
