3D打印技术的工业应用及产业化发展
                                                         史玉升
                                      (华中科技大学材料科学与工程学院，湖北 武汉〓430074)
     首先，对3D打印在零部件形状、材料、层次和功能复杂性等方面的突破进行了介绍，并说明了3D打印对各行各业具有的重要意义；然后，介绍了3D打印技术在工业领域的应用现状，包括3D打印直接整体成形及其与铸造、热等静压、机加工等传统工艺相结合的应用实例；最后，总结了中国3D打印技术在应用时所面临的问题，指出中国3D打印技术的产业化不仅要突破关键技术，还应有完善的指导思想，并需要政策层面的支持。


    增材制造技术发展的时间只有30多年，其中3D打印技术作为一种重要的增材制造技术，突破了面向制造工艺的产品设计概念，实现了面向性能的产品设计理念。3D打印技术虽然还存在相关设计理论和方法不完善、用于打印的耗材种类少、工业打印装备贵、相关应用研究不足等问题，但是由于3D打印技术具有既解决了复杂零件难以整体制造的难题，又减少了机加工制造带来的原材料和能源浪费的优点，因而方兴未艾。
奥巴马早在2012 年就提出3D打印技术是对于美国制造业的一次具有战略意义的重大变革，对制造业的振兴起着至关重要的作用，并把这项技术定义为“一种全新的生产方式”，认为它的市场前景十分明朗，对于新一次工业革命的开展起着推动作用。2012年8月，美国政府部门和企业一起出资，在美国俄亥俄州成立了一所专门研究3D 打印技术的创新研究所。美国政府对于3D 打印技术的重视程度之高，由此可见一斑。

1〓〖STBZ〗3D打印技术的优势〖HT5SS〗〖STBZ〗
在材料加工和产品制造领域，按照是否去除材料，可将现有的加工制造划分为等材制造、减材制造和增材制造3个类型。

1.1〓传统加工技术的局限性〖HT5SS〗〖STBZ〗
    3 000年前，夏朝晚期出现了青铜铸造工艺。作为一种等材加工工艺，经过先人的不断探索，至西周时期青铜铸造工艺发展至巅峰，出现了一批如司母戊鼎、四羊方尊、大盂鼎等举世称赞的青铜艺术品。随着人类生产力的提高，冶铁技术的出现，铁器得以应用，特别是铸铁农具的普遍推广，成为农业文明时期生产力发展的重要标志，引起了全社会整个技术基础的巨大变化。此外，锻造技术作为另一种典型的等材加工技术，对于刃具、兵器的制造具有重要意义。第一次工业革命时期，切削加工技术（车削、铣削、磨削等）作为一种减材加工技术一经出现，便由于其具有加工时间短、产品表面粗糙度低、精度高、便于大批量生产等优点，得到迅速发展和广泛运用。
     进入21世纪，工业应用对产品的要求越发提高，产品结构更为复杂，单个零件体积越来越小，同时企业需要缩短产品研发周期、降低研发成本，目前传统的加工工艺已越来越难以满足企业制造复杂零件和研发新品的需求。此外，节能环保已经成为当代制造业的发展趋势，铸造和锻造过程中会产生大量的废热，而切削加工也会附带产生大量的材料浪费，这些都不符合时代的主流。

1.23D打印技术的特点
      3D打印技术，作为一种增材制造技术，突破了传统制造业技术的4个复杂性难题，即形状复杂性、材料复杂性、层次复杂性和功能复杂性。
1)形状复杂性。几乎任意复杂的形状，只要在三维设计软件中设计出来，就能通过3D打印技......


作者简介：史玉升（1962—），男，华中科技大学教授，主要研究方向为增材制造技术。



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