3D打印：江苏创新发展的新羽翼

　　放眼世界，“3D打印”在全球火了起来。什么是3D打印？3D打印对江苏发展有哪些重大影响？我们能否抓住这一技术变革带来的重大机遇，在工业制造上实现新的突破？本期栏目聚焦这一专题，进行深度探究。

　　3D打印——制造业领域的颠覆性技术 

　　皮宗平 汪长柳 

　　新一轮产业革命正处于孕育期，它以新型通信技术、能源技术及相应的基础设施为基础，以“制造业数字化”为核心，使全球技术要素和市场要素配置方式发生革命性变化。3D打印技术作为快速成型领域的一种新兴技术，是制造业领域的一次重大技术革命，正在快速改变我们传统的生产方式和生活方式。 

　　3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又被称为“增材制造技术”。作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿知识，具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备，它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。 

　　相比传统制造工艺，3D打印技术有三个优点：一是节省原材料和人工成本。由于采用“增材制造技术”，它的用料只有原来的1/3到1/2，打印速度却快了4倍。同时因省去生产线和一部分组装过程，可降低人工成本。二是可以制作形态各异的物品，实现小批量个性化生产。理论上，只要电脑可以设计出的造型，3D打印机都可以打印出来。由于不需要模具，对产品的修改不会增加额外成本，只需修改设计图即可。这也意味着，小批量个性化定制的成本被降低。未来，定制个性化的家具、食品、工艺品等商品将变得更加划算。三是3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。目前，3D打印技术主要被应用于产品原型、模具制造，以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些领域传统依赖的精细加工工艺。 

　　3D打印技术有着广泛的应用领域，主要有，（1）工业制造：产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证；制作模具原型或直接打印模具，直接打印产品。3D打印的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世。3D打印的家用器具模型，也被用于企业的宣传、营销活动中。（2）文化创意和数码娱乐：形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影《阿凡达》运用3D打印塑造了部分角色和道具，3D打印的小提琴接近了手工艺的水平。（3）航空航天、国防军工：复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件的直接制造。（4）生物医疗：人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等。（5）消费品：珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY作品的设计和制造。（6）建筑工程：建筑模型风洞试验和效果展示，建筑工程和施工（AEC）模拟。（7）教育：模型验证科学假设，用于不同学科实验、教学。在北美的一些中学、普通高校和军事院校，3D打印机已经被用于教学和科研。（8）个性化定制：基于网络的数据下载、电子商务的个性化打印定制服务。 

　　3D打印技术的局限主要体现在材料上，目前，3D打印的耗材非常有限，多为石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。如果真要“打印”房屋或汽车，光靠这些材料是远远不够的。比如最重要的金属构件，是3D打印的软肋。受材料限制，3D打印最初的应用局限在建模和工业设计领域，如今，逐渐开始被用于生产环节。