浅析我国3D打印产业的发展现状及趋势*

2021-12-27张泽凡

科学与信息化 2021年18期

张泽凡

西华师范大学四川南充 637009

1 3D打印技术简介

1.1 3D打印技术的研究背景

3D打印是一种基于数字模型的快速成型技术。它使用金属粉末或塑料等黏性材料逐层打印物体。过去，这项技术已应用于模具制造、工业设计等模型制造，现在已逐步应用于部分产品的直接制造。它结合了计算机辅助设计、材料加工和成形技术。它将特殊金属、非金属和生物医学材料与数控系统相结合。3D打印技术的应用使得制造复杂的结构件成为可能[1]。

1.2 3D打印技术特点

1.2.1 精度高。经过20多年的发展，3D打印的精度有了很大的提高，可以满足大多数产品的需要。

1.2.2 生产周期短。传统的模型制作过程往往需要经过模具设计、模具制作、模型制作、切割等环节。3D打印省去了模具制作过程，而且生产周期要短得多，所以一个模型通常可以在几个小时甚至几十分钟内打印出来。

1.2.3 实现个性化生产。对于传统的建模过程来说，制作个性化的模型并不太困难和昂贵。另一方面，3D打印克服了数量和成本的限制。

1.2.4 制作材料的多样性。一般来说，3D打印系统可以实现不同材质的打印，并且材质的多样性可以满足不同生产领域的需要。

2 我国3D打印产业发展现状

在国外，3D打印产业的发展主要集中在打印机的生产和开发上，以满足不同行业的需求。3D打印机在工业制造、生物技术等方面得到了进一步的提高，但3D打印行业在打印材料和应用软件的研发方面还不成熟。我国3D打印行业在打印机研发方面一直处于小规模，潜在的市场需求一直没有得到开发，导致我国3D打印行业发展缓慢。为了促进产业发展，我国高校通过与相关企业合作，建立材料成型工艺及模具技术研发中心和重点实验室。经过多方努力，虽然我国3D打印产业取得了长足的进步，但与发达国家相比仍有较大差距[2]。

3 我国3D打印产业发展中存在的问题

3.1 技术和工艺不完善

生产时间长、产品质量不稳定是我国3D打印行业存在的主要技术问题。由于生产时间长，目前的3D打印技术只能生产少量个性化、专业化的产品，而不能像传统制造那样以流水线的形式进行批量生产。虽然3D打印技术可以生产汽车、房屋、工艺品和零部件，但是在高精度产品打印方面不能满足对精度的要求。

3.2 打印材料限制技术发展

首先，我国3D打印材料主要局限于石膏、树脂、塑料等，由于不同的打印机需要匹配不同的打印材料，有限的打印机类型也限制了可用打印材料的范围。而且不同的印刷品不能同时混在一起，影响了印刷品的质量。其次，我国可以满足市场对低端印刷材料的需求，但对于高端印刷材料来说，大多不得不依赖国外进口。因此，我国必须加强3D打印材料的研发，消除打印材料的供应范围。

3.3 专业人才短缺

据统计，截至2013年底，我国3D打印人才缺口高达1000万人，其中制造业对3D应用人才的需求量最大，缺口达800万人。3D打印产业作为一个新兴产业，需要软件开发、光电技术、数字技术、材料科学、快速成型技术等学科的支撑。然而，我国对3D打印人才的培养还不够。目前，高校与3D打印技术相关的学科很少，也没有整合各学科促进理论推广和技术发展的平台[3]。

3.4 产业链尚未形成

目前，我国虽然在3D打印机的制造方面取得了一定的进展，但专门从事软件技术开发和材料开发的3D打印企业尚未成立。3D打印仍然是一项新技术。许多企业由于自身的实际情况存在一些问题。一些企业喜欢使用传统技术，不愿选择新的生产方式，未能形成具有规模化的产业链。

4 3D打印产业发展趋势

4.1 加强基础理论和核心技术的研发

首先，建立内部机制和研究机构，吸引不同领域、不同学科的3D打印技术人员进行理论交流和探讨，加强打印材料稳定性的基础理论研究。其次，加强核心技术研发，鼓励企业引进先进技术，在学习的基础上不断创新。努力突破影响工业发展的技术瓶颈。最后，要加快开发新型印刷材料，努力扩大材料的应用范围，在保证金属和非金属材料市场需求的同时，不断加大环保材料的开发力度[4]。