摘 要：3D打印技术已经在许多行业中使用，比如机械、医疗、军事、航空航天和教育行业。用途包括建立概念模型，功能原型，工厂工具（如模具），甚至制造成品（如飞机内部组件）。3D打印中使用的材料包括树脂、塑料，在某些情况下也可以使用金属。本文探讨3D打印在制造业中的使用，说明3D打印可以为中国制造带来效益。
关键词：三维打印；快速成型；制造业
0 引言
以3D打印机为代表的堆积制造正成为第三次工业革命的重要标志，它对传统的制造模式提出了新挑战。随着3D技术逐渐成熟和应用领域的不断拓展，人们对3D打印技术的关注度越来越高。由于目前3D打印成本还非常高，暂时并不能替代传统制造业，只能作为传统制造业的补充，本文重点论述3D打印如何助力中国制造。
1 3D打印的基本概念
3D 打印技术又称“三维打印技术”，学术上称为“增材制造技术”，是一种材料熔聚快速成型技术。通过数字建模，分层加工，迭加成形的方式打印。采用直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型制造方法，然后，通过在成型设备中添加液化﹑粉末化﹑丝化原材料逐层打印出式样的产品。这一制造技术并不需要模具，直接样品原型制造，可以完成许多以前难以完成的精细工作，打印机械零件、建筑模型、器官、牙齿等。
而传统的制造方式被称为“减材制造”，机器的零件通常先被铸造或者锻造为粗糙的毛坯，然后用机床切削出可用的形状，在这个过程中材料会有较大浪费。两相对比可以发现，3D打印从设计到批量生产之间省去了很多步骤，看上去，在家中就可以随心所欲地制造出你想要的任何东西。与此同时，3D打印还克服了传统制造中材料浪费的弊端，这也是3D打印被看好的另外一个重要原因。
2 3D打印目前的软肋
与传统的制造业相比，打印速度与规模是3D打印技术的软肋。
以塑料产品为例，传统制造方式流程包括，设计模型-模具的制作-产品的制造，一旦模具完成后，其产品的生产速度就会非常快，几十秒钟的时间一件成型的产品就制造完成；相比之下，3D打印的制作流程是，设计模型-数据传入3D打印机后制造出来，但每打印一个产品，都需要很长的时间，例如一个手掌大小的物品，也需要数小时的时间才能完成，以这样的速度进行大规模的制造，根本就是天方夜谭。
3 3D打印助力中国制造
国家政府非常重视“促进中国制造上水平”，因此需要抓住世界产业技术发展的新趋势，改造传统意义上的中国制造，3D打印正是这样的尖端技术之一。我国3D打印行业目前发展飞速，与传统制造相比，3D打印能够克服传统制造的一些缺点，将会促进制造业更加个性化、智能化和绿色化。
3.1 3D打印让制造更加个性化
基于目前3D打印的软肋，不适宜大批量生产。随着数字化、信息化时代的深入，以前大规模单一的产品的生产会越来越少，未来的产品趋势就是小批量个性化的， 3D打印技术的优点很符合这样的需求。最近两三年时间，3D打印材料以每年几十种速度在增加，新开发的材料性能、强度都非常好，已经接近现在的主流材料。随着材料进一步发展，很多产品可以用3D打印来进行生产。未来3D打印结合传统加工工艺，一定能发挥出更大的个性。
特别是在医疗和航空航天范畴。在医疗职业，助听器、假牙、假肢等商品有必要與身体更严密、精确地联系。长期以来其自身即是定制的，无法完成工业化出产，致使费用昂扬。而航空航天范畴一样是无法靠数量来摊薄前期规划和模具费用的。
3.2 3D打印让制造更加智能化
在《中国制造2025》中，智能制造被定位为中国制造的主攻方向。制造技术越来越智能化是未来重要的发展趋势。人工智能、机器人、数字制造等各种数字化制造技术的不断发展、应用使得3D打印在近年来的发展有了突破性创新。3D打印以计算机软件设计的数字文件为制造模具，以新型粉末或液态材料为制造原材料，以3D打印设备为制造工具，通过计算机发出的指令，精确打印出所需产品。
作为典型的数字制造技术，3D打印技术将改变以往“福特时代”的流水线大规模制造方式，真正做到了制造业随时、随地、按需进行定制化生产，呈现出了制造技术不断向智能化发展的重要特征。
不仅仅像松下、博世等外资企业，越来越多的中国企业在新产品研发过程中开始使用3D打印与数字化技术。万向电动汽车、众泰、苏泊尔、九阳等汽车及零部件、机械、电子电器、电动工具、家电、模具、医疗器械、文化创意等行业的企业，还有很多高校、职业技术学院的老师与学生们制作毕业设计作品不再是手工制作而是3D打印。
3.3 3D打印让制造更加绿色化
《中国制造2025》指出，全面推行绿色制造，加大先进节能环保技术、工艺和装备的研发力度，加快制造业绿色改造升级；积极推行低碳化、循环化和集约化，提高制造业资源利用效率；强化产品全生命周期绿色管理，努力构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系。
与传统制造技术相比，3D打印技术使用计算机设计数字化文件使得产品设计方便随时修改更经济环保，使用增材制造技术减少了材料的浪费，按需定制降低了大规模制造的多余产品堆满仓库对环境造成的负担。另外，分布式的3D打印技术可以使制造企业就近进行本地化生产减少了运输过程中的碳排放，3D打印技术可以说是从多方面有效地降低了生产制造过程中碳足迹的生态化制造工艺。
3D 打印具有高效率、低污染、绿色生产的特点。在制造过程中，3D 打印污染小，对原材料的利用率和回收率较高，可以有效解决长期困扰传统制造业的难题，不仅可以有效保护环境，还可以节约成本，提高竞争力，为企业谋得更高的利益。
4 结论
3D 打印技术日渐成熟，趋向精密化、智能化、普及化，会对中国制造行业的制造模式、制造工艺产生更大的影响。中国制造业要想在下一轮的国际竞争中继续保持 “制造大国”的地位，就要紧跟 3D 打印技术的发展趋势，加快技术研发和模式转变，为中国制造业的发展提供强有力的技术支持。
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