3D打印技术的优势及发展前景分析
摘 要：近年来3D打印技术得到飞速发展，并且在社会生活的多个领域得到广泛应用。3D打印技术是一种高新的制造技术，对于工业发展起到革命性作用，此外3D技术也是实际制造业的发展前景所在。本文着重分析了3D打印技术的优势所在，并进一步分析了3D打印技术的发展前景。
关键词：3D打印技术 优势 发展前景
中图分类号：F27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（a）-0099-02人类历史上经历了两次工业革命，第一次工业革命以蒸汽机的发明使用作为标志，第二次工业革命以电力的普遍应用作为标志，两次工业革命都极大地提高了人类的生产力，进而对社会、经济、政治、国际格局以及日常生活等各个方面产生了深刻影响，改变了整个人类社会的面貌。两次工业革命是促进人类社会现代化的主要力量，这一事实告诉我们社会生产的发展需要以强大的科学技术作为动力。当前3D打印技术得到飞速发展，有研究指出3D打印技术是第三次工业革命的核心技术，这就要求我们积极利用先进的3D打印技术服务于社会生产的各个环节，从而有效提高我国的经济发展水平以及国家整体实力，提高我国在国际社会的竞争力。
1 3D打印技术简介
3D打印技术是利用物理层的连续叠加，并应用相关材料实施逐层增加，最终生成三维实体的一种高新技术，3D打印与传统建筑技术具有显著差异，根据3d打印的实施过程可以将其简称为添加制造。3D打印是当前制造业先进科技的发展趋势，对于传统工业制造具有革命性意义。在实际应用过程中主要分为三大步骤，首先是在计算机上使用相关软件设计出需要打印的模型，其次利用相关的成型设备也就是3D打印机，使用各种材料实施打印过程，进而将所需产品制造出来。
3D打印技术具有高度的综合性与复杂性，不仅将计算机上的数字建模技?g和机电控制技术进行有机结合，还将先进的信息技术、材料使用技术以及化学应用技术等进行吸纳应用，因此3D打印技术在实际应用过程中能够发挥出强大作用。3D打印机是3D打印技术的关键所在，3D打印机需要实现完美的控制，同时需要与计算机进行有效连接，进而将计算机上的模型转换为具体的实物，3D打印技术包含多个系统，具体来讲主要包括高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统。此外在3D打印过程中，使用的打印材料、打印的工艺以及计算机上的模型设计等都是3D打印技术不可缺少的有机组成部分。
2 3D打印技术的优势
3D打印技术的优势非常明显，首先，3D打印技术可以弥补传统制造业无法顺利制造的零件，传统工业制造方法是将毛坯根据零件需要进行切除，这种制造方法属于多维加工；另一种零件制造方法就是使用对应的模具，将相关的材料融化后进行浇筑，这种零件制造方法只能生产一些构造简单的零件，至于那些构造复杂精密的零件传统制造方法无法有效完成。在这方面3D打印技术具有强烈优势，因为3D打印技术可以根据需要打印构造复杂的零件，因此3D打印技术在实际应用中具有革命性意义，可以转变精密零件的生产效率和生产质量，大幅提高精密零件的生产效益，促进产业的深入发展。
其次，3D打印技术有效实现了首件的净型成形，这样一来就可以将零件的后期制作工程大大减少，从而大幅减小进一步加工的数据泄密以及时间需求，这些特性使得3D打印技术能够应用于某些先进的高保密性行业，最具有应用价值的包括军工行业、核电工业等。3D打印技术使得针对相关零件的制作无需大量时间进行前期制作准备以及数据转换，这样就可以单件试制以及小批量生产的成本大幅下降，有助于满足不同针对各种设备零件的需求，可以应用于新产品的开发应用和小批量产品的迅速产出。
由于3D打印技术具有的特殊优势，使得3D打印技术在多个领域得到广泛应用。当前3D打印技术已经被用于建筑设计、工业模型、相关复杂零件的生产、动漫模型的生产等，并在各个领域发挥出积极作用，尤其是在飞机制造、核电、火电等领域的使用。此外，某些需要使用重型机械以及高端精密机械的行业也可以有效应用，有助于提高产业的工作效率和工作质量。3D打印技术制造的产品属于自然无缝连接，这种特点使得3D打印技术生产的零件具有高度的稳定性和连接强度，这些特性使得3D打印技术生产的零件在实际应用中远远优于传统生产工艺制造的零件。
3 3D打印技术的发展前景
3D打印技术在国外的发展非常迅速，相关研究指出在2009年全球3D打印技术市场规模已经达到10亿美元，从2009年开始，全球范围内3d打印技术的增长保持每年20%以上，研究指出2012年全球范围内的3D打印技术市场份额已经达到22亿美元。2013年以来3d打印技术的发展呈现出爆发局面，其增速达到81%，而全球范围内的市场份额高达40亿美元。有研究指出，世界各国中主要以美国、日本和德国占据着3D打印技术的主要部分，其中尤其是美国所占比例最多，基本上达到全球份额的一半。
我国的3D打印技术虽然起步较晚，但是随着3D打印技术概念的出现，很快受到社会各界人员的广泛关注和追捧，而且随着时间推移3D打印技术在国内的热度不断上升。有研究指出，我国2012年的3D打印技术市场规模约为10亿元，2013年则达到20亿元。虽然我国的3D打印技术发展速度很快，但是目前从整体上来看我国的3D打印技术与国际先进国家如美国相比还存在较大差距，我国的3D打印技术依然处于起步阶段，这是因为我国的3D打印技术还停留在科学研究阶段，未能将其应用到实际工业生产过程中，也没有形成相关的3D打印技术生产规模。
随着3D打印技术的不断发展，以后3D打印主要呈现出以下几大趋势：首先，3D打印技术的进一步成熟，无论是打印速度还是打印效率都会得到大幅提升，进而有效满足实际生产的需求；其次，随着材料学的深入发展，3D打印技术所使用的材料也会根据市场需求不断优化，打印材料的种类将会不断丰富，而且各项性能得到进一步优化，同时其打印成本会进一步降低。此外，3D打印技术的打印设备会随着自身发展而不断优化，其价格和成本会不断降低，这些因素促使3D打印技术的应用范围得到有效扩展，并在具体的应用环节发挥出越来越重要的作用。可以想象，3D打印技术具有广阔的发展前景，而随着3D打印技术的有效应用，将会对社会生活的多个方面产生深刻影响。因此，为了促进3D打印技术的发展，政府部门需要从以下几个方面着手。
一是根据3D打印技术发展状况和实际情况制定对应的产业发展目标，从战略高度将3D打印技术进行科学规划，并将3D打印技术作为重点发展的战略性产业，在此基础上根据实际发展需要制定具体的发展规划和措施。二是政府部门要将各个部门进行有效整合，为3D打印技术的发展提供坚实的科研储备和资金支持，促使3D打印技术在发展过程中不断提高其发展水平和效率，努力追赶西方先进国家。三是政府部门需要不断完善3D打印技术的知识产权保护机制，通过立法充分保护3D打印技术知识产权拥有者的权益，并对某些复制抄袭行为进行严厉制裁，最终保证3D打印技术能够按照科学、健康的发展方向前进。
4 结语
3D打印技术对于工业发展具有关键性的作用和意义，有助于促进传统工艺制造业以及材料产业的革新，进而大幅提高社会生产的效率和质量，为我国的经济发展和社会发展提供强大动力。因此国家要重视3D打印技术的发展和应用，建立相关的人才培养机制和市场运营系统，促进3D打印技术早日投入实际运用。
参考文献
[1] 郭日阳.3D打印技术及产业前景[J].自动化仪表，2015， 36（3）：5-8.
[2] 王昊.浅谈3D打印技术及其发展趋势[J].中国科技博览， 2015（35）：387.
[3] 秦志远，张慧.3D打印技术优劣分析与前景展望[J].山东工业技术，2015（24）：279.
