3D打印技术日渐成型 未来有望引发制造业革命

随着世界高科技革命风靡全球，越来越多的大型集团和企业开始从事3D打印领域，推动了整个产业的快速发展。3D打印技术成为其中最为受益的一大板块，如今的3D打印技术日新月异，但许多都还未经市场的考验，人们也并不熟知。今天，小编就来为大家科普下这些“新奇”的3D打印新技术及其发展。

　　在非金属3D打印成形领域，基于喷印原理(典型技术3DP)和光固化面成形(典型技术CLIP)的3D打印技术会成为绝对主流。原因很简单，CLIP是最快的3D打印技术，而喷印成形是唯一可打印全彩色的3D打印技术，可打印大尺寸、速度快(接近于面成形)、强度高，且在同一层面可成形不同材料。

　　金属3D打印工业应用领域，结合数控加工的复合成形技术将逐渐主导市场。当然这有一个前提，就是Xjet技术没能实现商品化。而一旦Xjet技术可打印高致密度金属零件并实现商品化，3D打印对制造业的革命就开始了。

　　在生物医疗领域，打印金属植入物将逐步获得认证并真实应用到临床，可降解材料植入物的应用将紧随其后，至于活性器官3D打印，我对自己一点信心都没有，我不认为自己可以活到那一天。

　　为了看得更清楚，现在让我们简要回顾一下3D打印技术的发展历程。

　　3D打印技术在过去被称为快速原型技术，在经历2012年行业的突然爆发之后，民间逐渐以“3D打印”这个名词代表了这个行业，虽然学术领域的很多老一辈专家认为这个名词不准确，所以一般在正式场合使用“增材制造”这个名词。在其近30年的发展历程中，前20年都是以传统5类技术(FDM、SLS、SLA、LOM和3DP)为核心进行升级，随后出现金属3D打印机(SLM)，到近5年，新技术层出不穷，整个行业也到达火热的程度。虽然市场上媒体和投资机构对3D打印技术的认识逐渐理性，但新技术的开发力度却达到了历史最高点。

　　最初的3D打印技术为快速原型技术，所以制造的零件都是原型件，就是“模型”，不具备产品真实的功能。所以原先在焊接技术领域的增材制造技术(典型技术LENS)不是“原型”打印机，也就不是快速原型技术。2005年前，在中国主要的快速原型技术研发团队有三个高校(华中科技大学、清华大学和西安交通大学)团队孵化的三个公司(武汉滨湖机电、陕西恒通和北京殷华)和少数几个企业(北京隆源、上海联泰等)，进入中国的国外公司也就3Dsystems、stratasys和EOS少数几家企业。

　　从金属3D打印机(SLM)出现之后，3D打印机就开始逐渐从“快速原型”向“快速制造”过渡。武汉滨湖机电当时也明确的提出了“直接制造功能件”的技术发展方向，加大SLS制造尼龙功能件研发力度和开发金属成形SLM技术，也使得滨湖机电成为中国首批可制作尼龙件和金属打印机的厂家。从2005年以色列objet公司开始进入中国，其快速、经济的特点极大冲击了中国以SLA技术为代表的“原型件”制造应用领域，这一状况发展到2008年尤为明显，有些企业业绩受到显著影响，甚至有人认为快速原型行业不行了。由于武汉滨湖机电的核心产品是SLS技术以及SLM技术，业绩反而一直是稳步上升。

　　2012年在欧美等国的促动下，3D打印行业突然爆发，政府、媒体、券商甚至普通老百姓都开始全面关注3D打印技术，更有人认为3D打印是万能的制造技术，焊接领域的增材制造技术也加入到3D打印行业，中国的3D打印市场也成几何倍数增长，几乎所有的3D打印企业也重新爆发，任何一个与3D打印产业沾边的企业也都获利，造成了很多企业都想靠上3D打印，一些明显的二维成形技术也都挂上3D打印的称呼，整个行业处于“发烧”状态。好的一面是，火热的大环境促动了很多新兴技术的诞生，新技术、新企业也是层出不穷，如普通纸张全彩3D打印机、复合金属3D打印机、建筑3D打印机、巧克力3D打印机、CLIP技术、Xjet技术、液态金属3D打印机等等。

　　两年前，在一些专家的呼吁下，很多人开始冷静思考3D打印行业，人们开始发现，目前的3D打印技术有很多缺点，它们很难满足制造业的要求。在接下来的两三年，行业洗牌可能在所难免，一些旧的技术也必将逐渐淡出市场。

　　下面来解释一下前面我对行业技术发展预测的理由。

　　先看看主要的塑料成形行业。传统的成形方法主要是注塑成型和数控加工，对产品的要求主要体现在强度、速度和经济性。

　　CLIP技术最显著的特点就是快，由于解决了固化面与玻璃剥离的核心问题，任何一种加法式成形技术不可能比它更快。俗话说天下武功唯快不破，几分钟即可得到零件的速度足够让工程师和设计师兴奋。还有一点是该技术可采用普通投影技术，设备硬件成本较低，说明该技术产品有足够的降价空间，就看企业愿不愿意了。当然CLIP技术也有缺点，就是不能成形全彩色零件，短期内成形尺寸也不大。

　　而喷印成形3D打印技术(以下简称3DP)，有几个典型的特点：速度快、可打印全彩色、成形尺寸大等，早期的3DP技术主要打印石膏材料，给人造成了零件强度不高的缺点。但新的3DP技术不仅成形强度很高，且成形材料很多，如尼龙、陶瓷、覆膜砂等。3DP技术如果解决了表面质量问题，其应用前景将非常可观。

　　可以预见，新的3DP和CLIP技术一旦广泛商用，传统非金属3D打印技术必将受到冲击甚至被淘汰。

　　对于金属3D打印工业应用领域，如果金属3D打印机不能解决表面质量低、成形效率低和成本高的缺点，它在工业应用领域就只能是复杂零件方面，而且很多复杂零件由于支撑无法去除也不能加工，所以传统金属3D打印技术在工业领域的应用必定受限。近几年出现的结合数控加工的复合成形金属3D打印机很好的解决了表面质量的问题，其应用领域扩大很多，甚至可以应用到模具加工领域成为一种模具加工设备。

　　而Xjet技术的出现才是金属成形3D打印机的革命性技术，我本人非常惊叹该技术的成就，由于Xjet技术还没有商品化，我不能确定的是该技术在成形零件的致密度方面会如何，但从介绍上来看它几乎解决了金属成形3D打印技术的所有缺点，如果该技术能够解决致密度问题，3D打印对制造业就真能产生革命性影响了。

　　生物医疗领域是一个特殊的领域，几乎每一个“产品”都是个性化的，且不需要极高的表面质量和高致密度，是一个特别适合于3D打印技术的领域。比如金属3D打印在工业领域的一些缺点在应用到生物医疗领域反而成了优点——如空间网格化和粗糙的表面更能符合生物组织生长的要求。因此，在通过医疗审批后3D打印技术在生物医疗领域将会有广阔的空间。但在活性器官3D打印方面我始终持有慎重应用的观点，理由很简单，我认为人类对一些活性器官的研究还不够彻底，还有很多未知的知识我们的科学家都还没有掌握。在这种情况下，我们打印的活性器官一定只是具备某种功能的“产品”，而不是真实的器官。

　　我们可以想象一下上述几种技术实现普遍商业化之后的情景，可以分析哪些技术可能受到冲击而衰退甚至消失。

　　3D打印技术本身被委以“引发制造业革命”的重任，但传统的3D打印技术显然不能承担如此重任。作为从事3D打印的企业来说，需要实事求是的分析市场，开发符合未来制造业要求的3D打印新技术，并结合新技术、新工艺开发新材料，扩大应用市场，才能保持企业的持续发展。