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| 出版时间：2015年03月 |
3D打印技术的发展深刻影响着制造业的生产模式和人们的生活方式。主要发达国家纷纷部署3D打印战略，3D新技术、新材料、新产品不断涌现，应用效果显著提升，产业规模不断壮大。未来，3D打印设备将更加通用化和智能化，材料种类和性能更加多元化，生产方式向分布式和敏捷化方向发展，3D打印制造模式与传统制造模式长期并存，融合发展。我国在3D打印技术基础理论、工艺技术、材料研发、核心元器件等方面与国外相比还存在较大差距，整体产业规模偏小。迫切需要构建和完善3D打印产业生态系统，以互联网为契机推动创新升级，积极推进工业级3D打印技术研发和应用，支持发展面向3D打印的产品设计软件，鼓励发展个性化定制服务，推动产业快速发展。
The development of 3D printing technology has a profound impact on the production mode of manufacturing and the life way for people. The 3D printing strategy has been deployed by major developed countries one after another. The application effect of 3D printing has significantly increased and industry scale is growing because of the constant emergences of new 3D technology，new material and new products. In the future，3D printing manufacturing mode and the traditional manufacturing mode will coexist for a long time and go through a fusion development. The 3D printing equipment will be more universal and intelligent，the material types and performance will be more diversified，and the production mode tend will be distributed and agile. Compared with foreign countries，there are still large gaps in the 3D printing technology basic theory，technology，materials research and the core components. in our country，and the whole industrial scale is smaller. There is an urgent need to build and improve the 3D printing industry ecosystem，promote innovation upgrade with the Internet as an opportunity，actively promote the research and application of industrial 3D printing technology，support developing the product design software for 3D printing，encourage the development of personalized custom services，and promote the rapid development of industry.
一 3D打印发展历程及技术特点
（一）3D打印发展历程
3D打印技术（Three Dimensions Printing Technology）依据产品三维CAD（Computer Aided Design）模型，通过软件将三维数字模型分解成若干层平面切片，然后由3D打印机把粉末状、液状或丝状塑料、金属、陶瓷或砂等可黏合材料按切片图形逐层叠加，最终堆积成完整物体的技术。
3D打印的概念萌芽于20世纪50年代，但是，直到80年代美国才出现第一台商用3D打印设备。到目前为止，3D打印的发展历程可以分为四个阶段，如图1所示。
图1 3D打印技术发展历程
（二）3D打印技术特点
自20世纪80年代美国出现第一台商用3D打印设备后，3D打印技术在近30年时间内得到了快速发展，较成熟的技术主要有四种方法，如表1所示。第一是光固化成型（Stereolithography，SLA），该方法的优点是制造精度高、表面质量好，并且可以制造形状复杂的零件，但是，制造成本高、后处理复杂。第二是叠层实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM），该方法只需要加工轮廓信息，加工速度快、强度高，但是精度较低。第三是电子束熔化成型（Electron beam melting，EBM），该方法的特点是成形材料广泛，理论上只要将材料制成粉末即可成形。另外，EBM成形过程中，粉床充当自然支撑，可成形悬臂、内空等其他工艺难成形结构。但是，EBM技术需要价格较为昂贵的电子束发射器，成本较其他方法高，一定程度上限制了该技术的应用范围。第四是熔丝沉积成型（Fused Deposition Modeling，FDM），该方法无须价格昂贵的激光器和光路系统，成本较低，易于推广。但是，该方法成形材料限制较大，并且成形精度相对较低，是限制该技术发展的主要问题。
表1 3D打印主要技术分类
相对于传统大批量和规模化制造模式，3D打印具有传统制造模式不具备的优势，可以实现大规模的个性化生产，可以制造出传统生产技术无法制造的结构。3D打印技术的主要特点如下。
周期短：3D打印技术不需要模具制造过程，大大缩短了生产制造周期，避免了委外加工的数据泄密和时间跨度。数小时至数十小时就能完成一件个性化定制的模型（零件、产品）。
成本低：虽然目前3D打印设备和材料价格偏高，但是由于3D打印流程短、人力成本低以及其个性化生产等特点，在简化生产过程的同时，其生产成本将逐渐降低。此外，随着技术的发展和材料的创新，势必可以进一步降低生产成本。
柔性高：3D打印技术不再拘泥于传统的产品制造工艺和生产流程，只要拥有产品3D模型，就可以完成生产制造，从而使生产制造的柔性更高。
设计开放：3D打印可以进一步缩短产品用户和产品设计者之间的距离，用户可以直接参与产品设计，也可以通过众包、众筹等模式进行产品设计，从而使产品的设计模式更加开放。
二 国内外3D打印发展状况
（一）主要发达国家部署3D打印战略
主要发达国家纷纷部署3D打印战略，如表2所示。
表2 部分国家支持3D打印技术发展采取的措施
续表
美国已经成为世界上3D打印技术最先进的国家，为了夺回制造业霸主地位，美国设立多个项目和相关机构支持3D打印技术的发展。欧美等发达国家和新兴经济国家将3D打印作为战略性新兴产业，纷纷制定发展战略，投入资金，加大研发力量和推进产业化。目前，中国也已经从战略高度部署3D打印技术发展。工业和信息化部正在牵头制订《国家增材制造产业发展推进计划（2014～2016年）》，该计划由工信部、卫计委、国家食药监总局和科技部等联合制定，征求意见稿已经完成，这将是国内首部3D打印产业规划。
（二）3D打印产业不断壮大
随着主要发达国家对3D打印的重视和支持，3D打印技术取得较快进展，应用领域不断扩大，已经逐渐融入生产和生活各个领域，在食品、服装、家具、医疗、建筑、教育等领域大量应用，并不断催生许多新的产业，产业规模不断壮大。
2013年，全球3D打印市场增长超过了1/3，越来越多的公司开始采用3D打印技术。分析公司Wohlers Associates称，2013年全球3D打印产品和服务市场增长34.9%，达到30.7亿美元，这是3D打印行业最近17年来增长速度最快的一年。而过去26年的平均年增长率为27%，最近三年的年复合增长率为32.3%。未来3D打印产业销售规模预测如图2所示。
图2 3D打印产业销售额预测
另据国际研究顾问机构Gartner发布的最新预测指出，2015年全球3D打印机出货量将达21.735万台，高于2014年的10.8151万台，2015～2018
