新年伊始，3D打印行業未來發展又會有怎樣的發展呢？面對2015年麥卡錫報告預估的增材制造2020年可達到5500億美元的效益，未來3D打印應該怎樣實現這一目標呢？為此，e鍵打印特整理為國務院講述3D打印知識的盧秉恒院士的見解，為大家指點迷津。

一、增材制造(3D打印)簡介

　　3D打印是一個顛覆性的創新技術。

　　從制造方式來說，鑄、鍛、焊在制造過程中重量基本不變，屬于等材制造，已經有3000年歷史了。

　　車銑刨磨機床通過材料的切削去除，達到設計形狀，稱為減材制造，已有300年的歷史。

　　增材制造中材料一點一點地累加，形成需要的形狀。發明于1984年，才30年的歷史。

當前3D打印幾種主流技術有：

　　SLA(光固化技術)利用激光掃描，使液態光敏樹脂固化。是最早發明出來的3D打印技術。廣泛應用于設計驗證。

　　SLS(選擇性激光燒結)是一種將非金屬(或普通金屬)粉末分層鋪設，激光在程序控制下，選擇區域掃描燒結成三維物體的工藝。用于飛機、航空航天零件的制造以及精密件的制造，包括飛機的格柵、牙科的修復、顱骨的修復。

　　SLM是在送粉中，實現激光融化和燒結，類似堆焊，制造件更加致密、強度達到鍛件水平，可用于制造大型結構件、承載件。

　　FDM技術(熔融堆積法)將熱塑性絲狀材料加熱從小孔擠出，將絲材熔化堆積成型。適合于教育或者創客設計驗證。大尺寸FDM裝備可用于汽車和無人機的制造。

二、3D打印(增材制造)的特點與意義

　　1984年美國發明了光固化激光成型技術，1986年實現SLA樣機，按照材料累加概念，各種增材制造工藝與裝備紛紛涌現，當時采用激光快速原型制造等學術名詞。這些技術中有一種以石蠟等材料的3D打印機。近年來，美國媒體開始把增材制造技術稱為3D打印技術，有利于大眾理解。增材制造被美國自然科學基金會稱為上世紀最重要的制造技術創新。麥卡錫報告列出了對人類生活有顛覆性影響的12項技術，3D打印排在第九位，排在新材料和頁巖氣之前。預測在2030年全世界將達到1萬億左右美元的效益，15年麥卡錫報告又將這一進程前移，認為增材制造2020年可達到5500億美元的效益。

3D打印制造有如下特點與優勢：

　　1、 3D打印無處不在：3D打印可以打印許多材料、任意復雜形狀、任意批量，可以應用于各工業和生活領域，可以在車間、辦公室及家里實現制造。理論上3D打印無處不在，無所不能。但許多材料的打印、工藝的成熟度、打印成本、效率等等尚不盡人意，需要多學科交叉的創新研究，使之更好、更快、更廉價。

　　2、 支持產品快速開發：3D打印可以制造形狀復雜的零件，所想即所得。直接由設計數據驅動，不需要傳統制造必須的工裝夾具模具制造等生產準備，編程簡單。在產品創新設計與設計驗證中，特別方便。使產品開發周期與費用至少降低為一半，成為機電產品和裝備快速開發的利器。

　　3、 節材制造：增材制造僅在需要的地方堆積材料，材料利用率接近100%。航空航天等大型復雜結構件采用傳統切削加工，往往95%—97%的昂貴材料被切除。而在航空航天裝備研發機制造中采用增材制造將會大大節約材料和制造成本，具有極其重要的價值。

　　4、 個性化制造：可以快速、低成本實現單件制造，使單件制造的成本接近批量制造。特別適合個性化醫療和高端醫療器械。如人工骨、手術模型、骨科導航模板等。

　　5、 再制造：用于修復磨損零部件的再制造，如飛機發動機葉片、軋鋼機軋輥等，以極少的代價，獲得超值。應用在軍械、遠洋輪、海洋鉆井平臺、乃至空間站的現場制造，具有特殊的優勢。

　　6、 開拓了創新設計的新空間：可以制造傳統制造技術無法實現的結構，為設計創新提供了非常大的創新空間。可以將數十個、數百個甚至更多的零件組裝的產品一體化一次制造出來，大大簡化了制造工序，節約了制造和裝配成本。以3D打印新工藝的視角對產品、裝備再設計，可能是3D打印為制造業帶來的最大效益所在。

　　近兩年，3D打印顯現出顛覆性變革。如GE公司做的飛機發動機的噴嘴，把20個零件做成了一個零件，成本材料大幅度的減少，還節省燃油15%。這是一代發動機的概念，每開發一代發動機要上億歐元，一個噴嘴就解決了。美國3D打印的概念飛機，重量可以減輕65%。

　　7、 引領生產模式變革：3D打印可能成為可穿戴電子、家居用品、文化產業、服裝設計等行業的個性化定制生產模式。一些專家認為，3D打印等數字化設計制造將引領生產從大批量制造走向個性化定制的第三次工工業革命。

　　3D打印已經成為創客最歡迎的工具，將有力促進大眾創新，萬眾創業。GE公司在網上發布了一條消息，挑戰3D打印，將飛機的一個零部件讓創客設計。第一名只用了原始結構的1/6的重量就完成了全部測試，而設計者是19歲的年輕人。3D打印展現了全民創新的通途。互聯網+3D打印的制造模式：收集大眾的個性化需求，由創客完成設計，設計方案由3D打印件進行驗證;再由虛擬制造組織生產，由物聯網來配送。美國眾創公司，15000名訪客、6000名創客。亞馬遜利用網絡銷售3D打印商品，營業額已達數十億美元，利潤30%。所以互聯網+3D打印=萬眾創新、萬家創業的最佳技術途徑。

　　8、 創材：3D打印制造出了耐溫3315℃的高溫合金，用于龍飛船2號，大幅度增強了飛船推力。利用3D打印高能束的集中能量，以3D打印設備作為材料基因組計劃的研制驗證平臺，可以開發出超高強度、超高韌性、超高耐溫、超高耐磨的各種優秀材料，增材制造變成為創材技術。

　　9、 創生：應用于組織支架制造、細胞打印等技術，實現生物活性器官的制造，一定意義上的創造生命。為生命科學研究和人類健康服務。

　　10、 目前，3D打印的技術尚有待深入廣泛研究發展，其應用還很有限，但其創造的價值高，利潤空間大。隨著研發的深入，工業應用的不斷擴大，其創造的價值越來越高。不久的將來，不僅在制造概念上，減材、等材、增材三足鼎立，從創造的價值上，也必將走上三分天下。

　　11、在e鍵打印平臺上，提供18種3D打印材料，而且作為互聯網3D打印服務平臺，e鍵打印自主開發系統，實現用戶在個人PC端上傳模型1分鐘自動報價的功能，大大節省用戶時間。

　　整理分析，3D打印目前的技術優勢已經得到初步顯示，未來3D打印的應用范圍將愈發廣泛，其相關的產業鏈產生的產業價值將不可估量。