浅析3D打印技术发展现状及对社会的影响

3D打印技术属于新一代绿色高端制造业，与智能机器人、人工智能并称为实现数字化制造的三大关键技术，这项技术及其产业发展是全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮的重要基础。加快3D打印产业发展，有利于国家在全球科技创新和产业竞争中占领高地，进一步推动我国由“工业大国”向“工业强国”转变，促进创新型国家建设，加快创造性人才培养。

本文主要从3D打印技术国内外发展现状、它对社会的影响以及面临的问题四方面来进行分析：

3D打印技术国内发展现状

国内3D打印行业已经有30余年发展历史，当时早期的发展都被称为学院派，因为大部分都是在理论阶段。随着国外在3D打印技术的突破以及在某些领域的应用，也让国内的学院派走向实践道路，同时国内很多商家看好这个领域，一定程度上推动了国内3D打印行业的发展。
随着“个人制造”的兴起，在个人消费领域，预计3D打印行业仍会保持相对较高的增速。这将有助于拉动个人使用的桌面级3D打印设备的需求，同时也会促进上游打印材料（主要以光敏树脂和塑料为主）的消费。

在工业消费领域，由于3D打印金属材料的不断发展，以及金属本身在工业制造中的广泛应用，预计以激光金属烧结为主要成型技术的3D打印设备，将会在未来工业领域的应用中获得相对较快的发展。中短期内，这一领域的应用仍会集中在产品设计和工具制造环节。产业链上的专业分工会进一步深化。

现阶段，主要的3D打印企业一般以材料供应、设备制造和打印服务的综合形式存在，这是由产业发展初期技术推广和市场规模的限制所致。长期来看，产业链的各环节会产生专业化的分离；专业材料供应商和打印企业会出现产品设计服务独立或向下游消费企业转移。3D打印有望转化为一个真正意义上的工具平台。

深圳市金石三维打印科技有限公司成立于2015年，是一家致力于3D打印技术研发、应用、创新的国家高新技术企业。 目前，公司“Kings”品牌 3D 打印设备已覆盖SLA、SLS、SLM、DLP等产品线，拥有打印速度快、精度高、稳定性好的优异性能，以及拥有国内最大尺寸的SLA 3D打印设备。市场应用涵盖手板模型、鞋业、雕塑、医疗、齿科、汽车、陶瓷、机械设备、建筑等领域，同时产品远销亚洲各国、欧美、澳洲等，市场规模位居国内行业前列。

3D打印技术国外发展现状

欧美发达国家也纷纷制定了发展和推动3D打印技术的国家战略和规划，3D打印技术已受到政府、研究机构、企业和媒体的广泛关注。2012年3月，美国白宫宣布了振兴美国制造业的新举措，将投资10亿美元改革美国制造体系。其中，白宫提出实现该项计划的三大背景技术包括了3D打印，强调了通过改善3D打印材料、装备及标准，实现创新设计的小批量、低成本数字化制造。2012年8月，美国3D打印创新研究所成立，联合了宾夕法尼亚州西部、俄亥俄州东部和佛吉尼亚州西部的14所大学、40余家企业、11家非盈利机构和专业协会。
英国政府自2011年开始持续增大对3D打印技术的研发经费。以前仅有拉夫堡大学一个3D打印研究中心，现在诺丁汉大学、谢菲尔德大学、埃克塞特大学和曼彻斯特大学等都相继建立了3D打印研究中心。英国工程与物理科学研究委5会中设有3D打印研究中心，参与机构包括拉夫堡大学、伯明翰大学、英国国物实验室、波音公司以及德国EOS公司等15家知名大学、研究机构及企业。

除了英美外，其他一些发达国家也积极采取措施，以推动3D打印技术的发展。德国建立了直接制造研究中心，主要研究和推动3D打印技术在航空航天领域中结构轻量化方面的应用；法国3D打印协会致力于3D打印技术标准的研究。在政府资助下，西班牙启动了一项发展3D打印的专项，研究内容包括3D打印共性技术、材料、技术交流及商业模式等四方面内容；澳大利亚政府于2012年2月宣布支持一项航空航天领域革命性的项目“微型发动机3D打印技术”，该项目使用3D打印技术制造航空航天领域微型发动机零部件，日本政府也很重视3D打印技术的发展，通过优惠政策和大量资金鼓励产、学、研、用紧密结合，有力促进3D打印技术在航空航天等领域的应用。

3D打印技术对社会的影响

3D打印技术有望改变我们生活中的每一个行业并助推下一次工业革命，3D打印技术将会对企业、消费者和全球经济产生如下6个方面的重大影响：

1、大规模减少制造业对环境的破坏

传统的制造方式往往是浪费和破坏环境的。而在许多方面，3D 打印将会减少浪费和碳排放。

(1)减少材料浪费，3D打印只使用构成产品的材料,极大地提高了原材料的利用率。

(2)产品的使用寿命更长，随着3D打印机的普及,产品部件损坏后使用者可以再打印一个新的,所以整个产品没有被扔掉,也减轻产品生产商技术服务的压力。

(3)减少了产品运输量，在传统经济中，很多产品往往经过长途跋涉才能到达消费者手中。

2、创建新的艺术媒介目前,选用手工方式来进行艺术创作的人越来越少,而3D打印机的出现则为人们带来了一种新的现代艺术形式。3D 打印技术在文化创意等艺术领域的应用，既包含了个性化的定制和制造,也包含了像珠宝首饰这种艺术品的生产和制造,还有古代艺术的再现等高端艺术品的衍生品,其应用领域的市场前景十分巨大。例如：阿姆斯特丹的梵高博物馆已经与富士胶片合作制作了几个凡·高画作的 3D 打印副本。

3、教育创新几个月前，Maker Ho在众等结上会有了“Maker Hot学院”计划，希望能筹集3D打印机送往美国的每所学校。Maker liot公司 NFO Ire Pettis在公告中说:“它可以整个改变我们的孩子看在美国创新和制造的模式,“该公司最近还宣布了一顶计划，把高校变成 Mlaker Ie新中心。首个MBe新中心位于纽约州立大学，该中心配落了30台3D打印机以及一三推構,以帮助培训工程师、建筑师和艺术家等。

4、在零重力空间进行3D打印3D打印机可以帮助太空中的宇航员打印零部件，工具和其他小物件，也可以帮助国际空间站进行所需的零件制造。MadeIn Space公司是由一群航天领域退役人员和3D打印爱好者组成的,他们已经与美国宇航局(NASA)马歇尔太空飞行中心建立了合作关系,准备向太空发射第一台3D打印机，这台打印机具备在零重力条件下制造零件的能力。NASA希望3D打印技术能使太空任务更加自始自足。

5、革命性的大规模生产大规模生产是3D打印面临的最大挑战，但随着大型3D打印机的使用和3D打印技术的迅速发展,能够快速制造零件的大型3D打印机将彻底打乱传统制造业的格局。(1)凡是液体或粉末形式的食物都可以3D打印,所以很自然，3D打印的食物将会很重要；(2)军事军队使用的机械设备往往是高度定制化,而且容易更换的。现在已经能够3D打印枪支,所以3D打印技术进入这个行业只是时间问题。(3)电子小尺寸、形状规则和材料简单使得这个行业天然地适合3D打印制造。(4)玩具家用3D打印机开源设计将改变孩子们创造和游戏的方式。(5)汽车行业已经开始使用这项技术,据报道,福特公司利用3D打印验证零部件高端和更小的汽车企业将首先受益。

6、改变医学和保健生物3D打印是3D打印发展最快的领域之一。该技术采用喷墨式打印机制造活体组织,Organovo是这一领域领先的公司之一,据报道,他们计划在2016年推出商业化的3D印肝组织产品。同时他们还与美国国家眼科研究所和国家科学推进转化中心合作开发打印眼组织。卫理会人体研究所(Human Methodist Research Institute)的研究人员表示他们开发了一种更有效制造细胞的方法,即所谓的细胞块打印。这种方法可以使制造的细胞100%存活,而不是常见的50%~80%的存活率。

3D打印技术面临的问题

和所有新技术一样，3D打印技术也有着自己的缺点，这些缺点会成为3D打印技术发展道路上的绊脚石，从而影响其成长的速度。3D打印也许会给世界带来一些改变，但如果想成为市场的主流，就要克服以下种种担忧和可能产生的负面影响：

1.材料的限制：3D打印的第一个绊脚石，那就是所需材料的限制。虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印。但目前无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。

另外，现在的打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持我们在日常生活中所接触到的各种各样的材料

研究者们在多材料打印上，已经取得了一定的进展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则打印材料依然会是3D打印的一大障碍。

2.机器的限制：众所周知，3D打印要成为主流技术（作为一种消耗大的技术）它对机器的要求也是不低的，其复杂性也可想而知。

目前3D打印技术在重建物体的几何形状和技能上已经获得了一定的水平，几乎任何静态的形状都可以被打印出来，但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。

这个困难对于制造商来说也许是可以解决的，但是3D打印技术想要进入普通家庭，每个人都能随意打印想要的东西，那么机器的限制就必须得到解决才行。

3.知识产权忧虑：过去的几十年里，音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3D打印技术毫无疑问也会涉及这一问题，因为现实中的很多东西都会得到更加广泛的传播，人们可以随意复制任何东西，并且数量不限。如何制定3D打印的法律法规来保护知识产权，也是我们面临的问题之一。

4.道德的挑战：道德是底线。什么样的东西会违反道德规律，我们是很难界定的，如果有人打印出生物器官或者活体组织，是否有违道德？我们又该如何处理呢？如果无法尽快找到解决方法，相信我们在不久的将来会遇到极大的道德挑战。

以上就是3D打印面临的现状，3D打印是一把双刃剑，有利也有弊。虽然3D打印技术在全球制造业中所占比例可以忽略不计，但3D打印技术的发展和应用也受到各种因素的影响，然而，随着不断的研究和技术的进步，3D打印的应用领域将不断扩大，印刷材料将更加多样化，打印设备的功能也会更加完善，而且即将给传统的生产方法带来深远的影响，引领全球制造业的新一轮革命浪潮。3D打印的发展前景如此远大，事实是否真的是如何呢？下期，小金将带你继续探索3D打印的发展前景。

注：文字来源：《3D打印实务》江泽星著