3D打印技术分类【行业版】

3D打印技术分类【行业版】（精选9篇）

1.3D打印技术分类【行业版】 篇一

随着“个人制造”的兴起，在个人消费领域，3D打印行业预计仍会保持相对较高的增速。有助于拉动个人使用的桌面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。

1. 消费级市场崩塌

在CES 展上，专注于消费级市场的3D打印企业可谓使出了浑身解数。问题是，这些便宜实惠的3D打印机太多太多，并且彼此之间大同小异，想要突出重围，在市场上占得一席之地可谓困难重重。最好的例子便是Stratasys和3D Systems，前者的消费级市场在表现得一塌糊涂，后者更是在不久之前宣布停产消费级桌面3D打印机。可以预见的是，更多的3D打印企业将忍痛抛弃消费级市场，转战工业市场。

2. 突破技术局限

除了通用和福特这样将3D打印技术规划进程大肆曝光的公司，还有很多企业选择安静地进行技术研发，并且取得了不少令人惊叹的成绩。据3D虎了解，未经宣传曝光的3D打印突破性技术不止一个。它们有的涉及到3D打印耗材，有的是3D打印设备，在20一经应用，必将激起整个领域的改革。

3. 外包3D打印获利年

目前看来，大多数在线3D打印服务商都属于“产用一体化”模式，不过其中也存在不少问题，首先3D打印机在使用过程中出现的问题不少，如果不是专业人士，解决起来很是麻烦。另外，一旦出现订单量增大的情况，无论是制作还是运送都是不小的问题。而其他经验纯熟的供应商显然在各方面都更有优势，比如运送时间保证等等。未来，设计师和工程师将业务外包给供应商的情况一定会越来越普遍。

4. 虚拟库存将成为现实

打印的特点之一就是成本低，其中一项关键性因素就在于“去除不必要的库存”。当各大制造商应用3D打印技术后，可以按需及时制作物品，最大程度降低浪费的情况出现。

5. 分布式制造

过去，亚马逊依靠云端伺服器改变了整个计算机世界，让企业在网络上找到需求量。可以预估的是，制造业也将走上这条路，只是时间长短的问题。2016年，说不定就有制造商宣布建造这样一种系统，且让我们拭目以待。

6. 整体制造

对于传统制造来说，要生产出一个完整的产品，不同的部件往往来自不同的国家，需要把它们运送到同一个地方，再组装完成。3D打印则可以实现一次成型，并且这样机器对于作业环境的限制正在一步步被突破，未来制造商们会倾向于选择这种节省时间、成本的技术。

7. 物联网与3D打印的结合

不得不说“物联网”是现代化产品一项重要的元素，越来越多的消费品被安装上传感器或者其他电子部件，比如上次日本某企业推出的3D打印自行车。未来，运用人工智能设计产品将成为主流，而这些智能产品的很多部件目前只能用3D打印制作出来。

8. 真正的制造出现

虽然3D打印技术和3D打印服务商在很早之前就出现了，不过在过去，这些服务大多属于简单的原型制造。2016年，企业将把重心放在制造终端产品上，制作能真正用于生活的3D打印消费品。对比传统制造工艺，3D打印的优势在于：生产的连贯性、安全性、材料可追踪性等等。

20，3D打印行业大肆吹嘘的言论不少，在新的一年里，相信该产业将摆脱这个怪圈，推出真正引人入胜的实际应用。

 

2.3D打印技术分类【行业版】 篇二

3D打印技术起始于20 世纪90 年代中后期, 是快速成型技术的重要分支, 也称为“增材制造”。1986 年Charles Hull开发和生产出第一台3D打印机, 2005 年ZCorp公司成功研制出国际上首个彩色3D打印机。在最近的5 年, 3D打印产业快速走入人们的视线, 引起了人们的广泛关注, 逐渐在实验室、企业、家庭等领域蔓延开来。模具是工业发展的基础, 在国民经济中占有十分重要的地位, 是衡量一个国家制造水平的重要手段之一。利用3D打印机来加工和生产模具, 几乎可以完全不用考虑其结构和形状的复杂程度, 尤其是在加工曲面时, 具有其他成型加工方法难以比拟的优势。而且随着3D打印设备和技术的飞速发展, 制造过程中所需的原型材料和性能也日渐完善, 在模具生产和加工中的应用范围将会越来越大。

1 3D打印技术的特点

3D打印技术将是促进制造产业升级的重要方法之一, 其特点包括:

1) 产品生产周期短:3D打印技术可以简化传统加工制造工业中的部分工序, 设计过程及其修改完善过程都可以在计算机中完成, 显著提高工作效率。

2) 制造精度高:3D打印技术制造后的模型结构更合理, 其形状精度、尺寸精度和位置精度更高, 这点是传统加工制造方法不能比拟的。

3) 复杂模型直接制造:利用3D打印机来加工和生产模具, 几乎可以完全不用考虑其结构和形状的复杂程度, 尤其是在加工曲面时, 具有其他成型加工方法难以比拟的优势。

2 3D打印过程

简单来说, 3D打印工作过程主要可以分成3 个步骤, 如图1 所示。

1) 3D建模: 利用UG或Pro/E等3D建模软件确定产品的三维数字模型, 在建模过程中一定要保证3D模型的尺寸精度和形状精度, 后续打印产品的质量取决于3D模型的质量。

2) 3D模型分层:打印机中的自动分层软件将3D模型沿着平行于XOY面的方向上进行分层, 每层都记录着产品的二维数据信息, 因而, 所分的层数越多, 产品的尺寸精度和形状精度就越高, 但相对来说打印速度也越慢, 生产效率也越低。

3) 3D打印:利用打印机自带的读取程序, 识别出每个分层内的数据信息, 将原始粉末材料或片状材料等相互黏合在一起, 通过层与层之间的累积结合, 最终形成产品。

综上所述, 3D打印的过程是二维分层的黏合材料经过逐层的累积叠加后形成的最终产品造型。

3 3D打印技术原理

目前, 比较常见的3D打印技术包括以下几种:

1) 熔融沉积快速成型。熔融沉积快速成型 (Fused Deposition Modeling, FDM) 也称为熔丝沉积, 其主要原理是将丝状热熔性材料加热融化, 融化后的热熔性材料通过喷嘴上的喷头喷出, 沉积在前层已经固化的材料上, 如此往复进行, 材料层层堆积形成最终产品。这种方法结构简单、制造成本和生产成本也很低, 是目前3D打印机领域中应用范围最广的技术, 如图2 所示。

2) 光固化成型。 光固化成型 (Stereolithigraphy Apparatus, SLA) 的工作原理是采用激光或其他光源照射热敏性材料, 逐层扫描照射固化, 最终获得所需产品。这项技术是研究最深入也是发展最成熟的快速成型技术之一, 非常适用于生产结构复杂、精度高的零部件, 如图3所示。

3) 三维粉末黏结。三维粉末黏结 (Three Dimensional Printing and Gluing, 3DP) 的工作原理是在工作平面上先铺上一层粉末材料, 然后通过喷嘴将黏合剂喷射到待成型区域, 使待成型区域内的粉末材料黏结在一起, 形成所需的截面形状, 此过程反复进行, 最终获得产品, 其粉末材料可以为金属粉末、陶瓷粉末、塑料粉末等, 如图4 所示。

综上所述, 上述几种技术是应用最广泛的3D打印技术, 其最根本的原理就是层层堆积, 获得最终的产品。

4 3D打印技术在模具中的应用

传统的模具设计与制造过程主要基于CAD软件设计, 根据所设计的各个零部件 (标准件和非标准件) 进行组装和调试, 这一过程费时费力且成本高, 如果设计存在缺陷, 将造成很大的损失。

随着3D打印技术逐步成熟, 以逆向工程的思路改变传统模具的加工方式, 利用其在复杂结构模型中的显著优势, 可以很好地解决模具加工过程中难以加工复杂母模的问题。利用3D打印技术就减少了模具制造过程中的设计环节, 提高了产品更新换代的时间, 3D打印模具如图5 所示。

未来模具行业传统的加工方法可以与3D打印技术很好地融合在一起, 并且伴随着3D打印机的发展与普及, 3D打印将在模具制造领域占有越来越重要的地位。

5 3D打印在模具设计领域的优势

与传统的加工方法相比, 3D打印具有其独特的优势:

1) 个性化。市场上的产品大都千篇一律, 而越来越多的人追求个性化的产品, 这种消费趋势的变化必然也会对制造业产生影响。从手机、笔记本电脑到汽车, 个性化和创新化的需求和趋势逐渐明显, 但这是传统加工制造业难以解决的技术瓶颈, 这为3D打印技术的发展提供了契机, 也是未来3D打印技术发展的重要方向之一, 必将引起一场技术的革命。

2) 创新化。传统的加工制造业对产品的创新和创意有一定程度的限制, 例如我们现在所使用的各种产品, 都是在可以制造出来的设计和制造理念下生产的, 也就是说, 从这个产品的设计到生产, 我们都必须要考虑其加工制造性。3D打印技术不但可以使一切创意成为可能, 也会大大地缩短产品的开发时间, 降低生产成本, 同时可以将电脑设计出来的创意产品直接在3D打印机上快速打印出来, 实现产品的并行设计制造。

6 3D打印需解决的技术问题

虽然3D打印技术具有其他加工方法无法比拟的优势, 但其自身也存在一定的缺陷, 在未来的研究和开发过程中, 需要在以下几个方面实现突破:

1) 3D打印的模具产品的各项精度有待于提高, 如产品的形状精度、尺寸精度、位置精度、表面粗糙度以及各项力学性能等。

2) 3D打印机都自带测量和打印软件, 但由于不同厂商各自开发的软件, 都存在不同程度的问题, 且互换性较差, 因而开发一种可靠性较高的软件显得尤为重要。

3) 现阶段的3D打印还仅局限于单机工作, 研究网络化服务与远程控制将是接下来一段时间的热点和重点方向。

3D打印技术在模具工业中的应用还有一些待解决的问题, 但其一定会成为未来模具的重要发展方向之一。

7结语

目前, 伴随着3D打印技术的飞速发展, 模具行业也应与时俱进, 将3D打印技术与测量工程、逆向工程有机地相互融合在一起, 促进模具设计领域的技术革新, 推进3D打印技术在模具制造与开发过程中的应用, 提高模具设计和加工过程的效率。

摘要：随着3D打印技术的飞速发展, 其逐渐在实验室、企业、家庭等领域应用, 在加工曲面时, 具有其他成型加工方法难以比拟的优势, 制造过程中所需的原型材料和性能也日渐完善, 在模具生产和加工的应用范围将会越来越大, 未来模具行业传统的加工方法将与3D打印技术相互渗透融合。

关键词：3D打印,模具行业,应用研究

参考文献

[1]李小丽, 马剑雄, 李萍.3D打印技术及应用趋势[J].自动化仪表, 2014, 35 (1) :1-5.

[2]王成焘, 李祥, 袁建兵.三维打印技木与制造业的革命[J].科学, 2013 (3) :21-25.

[3]王春玉, 傅浩, 于泓阳.玩转3D打印[M].北京:人民邮电出版社, 2014:78-79.

3.3D生物打印重塑医疗行业 篇三

人类对最新的科学技术总是赋予了无限想象。当3D打印概念席卷整个市场时，人们开始将3D打印与生物医疗结合起来，于是3D生物打印（3D-Bioprinting）便应运而生。以信息化为前奏，以打印成型技术为基础的3D生物打印技术，正在被越来越广泛地应用于修复和替代再生损伤组织和器官的治疗过程中。同时作为目前实现再生医学最具应用前景的新技术之一，3D生物打印也在向着从非生命假体向简单生命体和复杂生命结构体的发展。

如今，3D生物打印的发展已经超越了医学或者生物学单一领域，向着由医学、工程、生物和临床以及伦理和法律有机融合在一起综合领域迈进。在未来，3D生物打印必将对人类的未来产生深远的影响，但也面临着很多发展的挑战。但无论如何，3D生物打印正在重塑整个医疗行业，且日益接近我们的现实世界。

3D打印技术在医学领域得到广泛应用

三年前，3D打印因为被英国《经济学人》杂志认为是“第三次工业革命的重要标志”而被广泛关注。这场技术革新带来的冲击是巨大的，特别是对于中国这样一个亟需面临制造业升级的国家。由于3D打印涵盖了产品生命周期前端的“快速原型”、全生产周期的“快速制造”、大规模的个性化生产能力等诸多特点，特别是可以与互联网和新材料、新能源相结合，所以3D打印被认为可能会带给中国制造业的重大变革。

也正是在最近的三年里，3D打印中的一系列技术已经在中国开花落地，并开始服务于生产实践。诸如光固化、金属熔敷、陶瓷成形、激光烧结、金属烧结等3D打印装备和材料也越来越多地见诸于媒体报道中，例如我国在打印玩具、手机部件、飞机机翼、武器零部件等，3D打印的应用已经越来越普及。

但是3D打印还有一块重要的领域可能被大家忽视，而这块领域已经在默默地发展了十几年，那就是3D生物打印，即将生物打印技术服务于医学或生物学的教学、科研和治疗事业中。

比如在骨科修复领域，我国科研工作者已经取得了不错的科研和临床应用效果。通过计算机图像和CAD/CAM技术，我国已经利用三维打印技术研制出新型人工髋、肩、膝、踝关节、骨盆和四肢长骨假体，并在很多医院已经成功用于临床，且已经形成了产业化。上海交通大学医学院附属第九人民医院、北医三院、西安的西京医院等很多医院都可以进行个性化医疗植入物的设计、生产和植入。目前在人工关节置换、个体化接骨钣、个体化骨盆修复、肩胛骨、锁骨修复、牙齿修复等临床手术中，3D打印技术得到广泛应用。不过在以上介绍的3D打印过程中，并不涉及到细胞的打印应用，主要是通过3D打印金属粉末冶金技术来制作以钛合金材料为基础的个性化骨科内植入物。

例如华南理工大学通过3D打印技术开发的个性化舌侧正畸托槽，主要是针对在矫正牙形过程中，传统的托槽粘在牙齿的外侧会影响美观等不足而研发。其特点是可置放在牙齿的内侧，且根据每个人的每一颗牙齿的实际情况进行定制。目前，个性化舌侧正畸托槽已获得广东省医疗器械产品注册证，并已在国内外开展了临床应用。

另外，3D打印技术还可以用来制作器官或组织的3D模型，可直接应用于医学教学、临床手术前的术前指导及科研。借助于这些3D模型，器官或组织内部构造的细节可以逼真地显示出来，且可以使复杂的人体组织更为直观明了。在术前指导中，通过3D打印可清晰直观地显示患者的疾病状况，在比如复杂骨折与畸形的分布，这样3D打印所模型可提供比医学影像资料更加详细的解剖学信息，实现了由二维到三维、由平面到立体、虚拟到现实的转变。医生可直接在此模型上进行手术设计及模拟，以确保手术的成功，为临床疾病的诊断及治疗提供了精确化、个性化的新型思路和方法。

不过，这些还不是真正意义上的生物打印。无论是打印骨科的植入物，还是打印人体的模型一，这些还只是通过传统的增材制造技术，通过塑料、树脂和钛合金金属等材料形成无生命的假体或模型。

科学意义上的3D生物打印则是以打印细胞为分水岭，也就是“以3D打印为手段，以加工细胞等活性材料为内容，以重建人体组织和器官为目标”。只有真正的3D生物打印，才是塑医疗行业的重要力量。

3D生物打印是真正的医学革命

目前全球3D生物打印技术尚处于起步阶段，如果以打印细胞为分水岭来看，对于颅骨、牙齿或制造器官或组织的3D模型还只能看做是3D生物打印的“前夜”，原因很简单，虽然这些打印技术也被视为生物医学材料领域的重要一环，但是打印出的产品还是非生命假体，而且大多数打印过程仅仅涉及到一种金属或者塑胶材质，所以其对生命医学发展的支撑十分有限。

真正意义上的3D生物打印是向简单生命体和复杂生命结构体方向发展的。采用的打印材料更是超出了传统3D打印的取材空间，比如活细胞、干细胞、水凝胶、可被人体组织吸收的高分子材料等。

不过，应用活细胞进行生物打印，完全不同于传统的三维打印，甚至可以说完全是另外一个领域。

因为打印的材料既然涉及到活的细胞，就需要精确控制细胞的成活率、细胞生长的支架材料、细胞的氧气、水分、营养等微环境，以及后期如何通过血管化来维持组织的生长和代谢。这样一来，需要同时打印的材料就达到几种乃至十几种，打印过程中的精密控制更加复杂，且更不用说分化程度更高，更加复杂的组织。

也正因为如此，3D生物打印才成为医学领域发力的一个焦点，而这个焦点，在我国集中的体现就是国家对3D生物打印的重视。比如在2014年末，“第四届国际增材制造与生物制造会议（ICAM-BM2014）”在北京召开，来自11个国家和地区的180余名与会代表参加了此次会议。内容涵盖细胞三维打印、组织工程支架三维打印、金属增材制造以及增材制造技术中数据处理、建模仿真和创新应用等。

此外，4月份在上海召开的“2015医用新材料与3D打印论坛”以“交叉前沿新时代”为主题。论坛上来自诸多高效、研究所和医院的3D生物打印研究人员就医用新材料和3D打印相关领域的新方法、新发现，以及进一步发展的重点，特别是成果转化等进行交流和研讨，场面十分火爆。第三届世界3D打印技术产业大会将于2015年6月3至6日在成都举行，大会议题之一将重点围绕生物3D打印的技术路线、商业模式、材料、应用，及如何构建3D生物打印生态链等议题展开深入讨论。

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这场潜在的医学革命，可以说目前正在生物学和医学以及信息科学领域酝酿着一场风暴，因为3D生物打印的未来应用将满足人类医学发展过程中最大的一块短板，即器官移植和个性化治疗的需要。

如今，医疗领域的体内植入辅助假体的巨大市场是有目共睹的，但其特点和缺陷都非常明显，及属于非活性体，受到人体的排斥反应强烈。这些大多以机械结构（例如骨板骨钉、人工关节、血管支架等）或机电系统（例如人工眼、人工耳蜗、人工心脏等）或高分子材料系统（人工食管、人工胆管、人工肠、人工膀胱）所构建的人体器官，因其诸多不足也正成为生物材料、生物力学、组织工程学、电子学（包括计算机）特别是微电子学以及临床医学相结合的多学科攻坚的重点。人们多么希望在未来能够植入和应用以细胞及组织所构建的“器官”，来修复人体因伤害或发病所需要的天然器官组织的功能。据卫生部门统计，仅仅在我国，每年等待器官移植的患者就超过150万人，这其中只有1万人能够做上手术，而其余超过99%的患者需要继续等待器官源。而世卫组织统计称，全世界需器官移植手术的病人与所捐献的人体器官的数量比为20比1。显然，这是一个世界性难题。从国家层面来说，更需要去系统破解这些难题，从根本上给生命的拯救创造更多机会。

显然，在未来，在医学伦理的制约下，也只有3D生物打印才能破解以上难题。

3D生物打印有望重塑医疗行业

作为一项前沿制造技术，“3D生物打印” 的发展空间巨大。比如通过生物打印技术制造出与真正组织和器官的外形一致，满足外形结构和力学性能的需求，以及具有满足细胞与组织生长所需要的内部微结构且满足生命体生长的生物循环系统的需要的组织或器官产品，人类的诸多医学难题将被突破，已经提及一百多年的个性化治疗、人体器官的个性化定制难题以及使用模式动物的药物测试方式将被彻底改写，也正因为如此，我们才可以说为何3D生物打印有望重塑医疗行业。

全世界每天共有18个人因为找不到合适的器官移植而导致死亡。目前由于器官来源严重短缺，我国的器官移植事业也走到了一个关键的十字路口。面对每年150万的巨大缺口。通过3D生物打印的个性化制造能力与病体需求的差异性充分结合，配合传统的CT、ECT技术，可以在人工假体、人工组织器官的制造方面产生巨大的推动效应。

另外在药物测试中，目前测试药物其中一大部分工作是在模式动物，如猪、牛、小白鼠、兔子的身上完成的，如果未来以生物3D打印的模式器官来代替试验，不仅有利于缩短临床药物研发周期，节省上亿美元研发费用，还将避免潜在的人体试验损害。所以3D打印出的器官不仅能够帮助新药更快的实现试验，以替代临床试验，缩短新药上市周期。

而在科研领域，细胞打印的产品包括组织和器官两类，细胞准确定位和培养之后，形成的结构具备生物特性。可以作为很好的医学研究工具。通过3D技术将三维立体图象打印出实物，成为研究者手中直观的模型，从而帮助科研工作者不断地进行设计上的优化、结构上的优化，加速生物工程医疗领域中医疗设备、仪器、甚至是仪表的设计。

所以在未来， 3D生物打印技术将对生物医药行业带来重大的改变，如同互联网信息技术改变现如今人们的生活一样。

据美国食品与药品管理局预测，人体器官和功能组织替代物将在未来10年占据生物医学工程产业的50%。

也正因为如此，目前世界各国都在积极制定以3D生物打印技术为基础的，针对以人体组织与器官制造领域的中长期研究计划。如美国《2020年制造技术的挑战》将生物制造技术列为11个主要发展方向之一；日本机械学会技术路线图将微观生物力学对促进承载支持组织再生确定为10个研究方向之一，其预测“2020年及以后，适合许多大型组织和器官再生的刺激条件得到明确”，藉此体现机械工程对再生医学治疗的贡献；中国机械工程学科发展战略报告（2011—2020）也明确将生物与仿生制造列为未来主要发展方向之一。

“再生医疗是一个飞速发展的科技领域，肩负着改写人类医疗史的重任。”这是美国Organovo公司网站的一句话。我们更无法想象一百年后的医疗世界，最可能的是，3D生物打印也将成为一种普遍的医疗模式。通过3D打印技术制造器官，不但可解除移植器官资源紧缺的难题，也将对药物开发产生深远影响。

未来市场前景极为广阔

利用3D生物打印技术，目前研究人员已经成功打印出了包括人耳，骨骼以及心脏等器官，并且在局部领域取得了临床试验上的成功。虽然目前并未推广开来，但前景却极为广阔。

据3D生物打印领域的专家戴尅戎院士介绍，目前医疗行业3D打印技术的应用主要有以下几方面：一是无需留在体内的医疗器械，包括医疗模型、诊疗器械、康复辅具、假肢、助听器、齿科、手术导板等；二是个性化永久植入物，使用钛合金、钴铬钼合金、生物陶瓷和高分子聚合物等材料通过3D打印骨骼、软骨、关节、牙齿等产品，通过手术植入人体；三是3D生物打印，即使用含细胞和生长因子的生物墨水，结合其他材料层层打印出产品，经体外和体内培育，形成有生理功能的组织结构。这项技术成功后，有望解决全球面临的移植组织或器官不足的难题。

在目前，生物3D打印在药物筛选、手术导板、假肢假体等多领域的盈利模式已经形成。3D打印顶尖咨询机构Wohlers发布的一项报告显示，2019年3D打印市场规模将达到60亿美元，其中在医疗方面的应用市场份额占15.1%，位居第三位。LuxResearch的分析师预测，3D打印技术在医疗行业将迅速采用，预测2025年该市场达到19亿美元，折合人民币超百亿。业界认为，3D打印在医疗行业甚至整个生命学领域都有广泛的应用前景。

面对巨大的市场，目前国外已有不少公司推出了高级生物打印设备，以适应目前日益强大的科研需求。如最为强大的瑞士RegenHU公司推出的BIOFACTORY系列打印机，最大可以扩展到8只打印头，支持五种打印方式，可让打印的组织赋予更多功能，可以构建更为复杂的组织，最小挤出量为20pl，精度更高。2015年Nature杂志专门刊发RegenHU BIOFACTORY的应用文章，介绍其在构建体外血液-空气组织屏障方面的应用

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德国的ENVISIONTEC公司推出的3D-Bioplotter，采用熔融挤出沉积工艺，可以成形多种生物材料。但尚不能进行细胞的直接堆积成形。美国的MicroFab公司针对生物医学和组织工程应用，推出jetLab系统，可以作为生物材料成形的开发平台，进行组织工程支架的三维打印成形研究。

但是在中国，目前仅有两家公司在制造并提供3D生物打印机。其中一家是杭州捷诺飞生物技术有限公司，另外一家是青岛尤尼科技有限公司。目前青岛尤尼在国家863前沿生物技术重大专项的支持下，已经研制出用于临床人体组织缺损修复，可打印多种生物支架材料及细胞的高精度3D打印系统的生物打印机，目前正在进行产业化过程中。

此外，3D生物打印市场的动作频频，也显示出研究单位对该领域的重视。

2015年4月，国家食品药品监督管理总局授予注册证的广州迈普再生医学科技有限公司研发的第一代人工硬脑膜产品——“睿膜”成功上市，这是中国第一个在植入器械领域成功实现产业化的生物3D打印产品。

四川英诺生物拟投资建立 3D 生物打印产业化基地，目前英诺生物已与四川大学华西医院就项目研发合作事宜签署了《战略合作框架协议》。

湖南首家 3D 生物打印临床应用研究所在湘雅医学院成立，据悉该研究所致力于突破增材制造（即3D打印）在临床医疗应用中的核心与关键技术，推动3D打印技术在临床医疗、医学教育、医用生物材料开发等领域的应用。

发展面临多重挑战

3D生物打印是一个数字化、智能化、全自动化制造系统的综合工程，3D生物打印要想取得成功也绝非易事。

根据公开的资料显示，目前3D生物打印机能够非常成功的生产出简单的组织结构，但目前打印最厚的组织也仅仅达到20多层细胞。如以厚度为标准衡量，其仅为几百微米，相当于人类少许的头发。另外，一些团队使用高级的3D生物打印机生产出来的一些更大组织，但其自身力度很差，甚至连自身的磨损都不能承受。此外，怎样使这些被生产出的组织得到存活是科学界关注的话题，比如组织中构建血管和神经通路就属于3D生物打印的核心问题。

此外，3D生物打印需要自动控制及加工制造的软件控制系统，以及高精度、高速度、高效率的硬件。目前在产品价格方面，国外3D生物打印机设备和材料的价格也居高不下。据悉，用于制造器官模型的3D生物打印机售价在120万至400万人民币之间，与通过激光烧结的3D打印机设备价格相当，所以目前还主要是一些有条件的医院和机构在承担相关研究，这也成为3D生物打印发展的障碍之一。

即使是已经进入临床应用的骨科产品，也面临着一系列地审批难题。西安交通大学机械工程学院特聘教授李涤尘和北医三院的刘忠军是将3D打印骨科产品进行临床应用的先行者，但是他们均表示，如何迅速拿到产品审批是个问题。由于目前我国3D打印在医学中的应用相对较严谨，目前还没有一个法律法规来规范。导致了3D打印的器官需要国家医疗器械制度和法律的审批，而这个过程非常复杂，而且风险较高。所以即使李涤尘2004年就成立了公司，到现在也没拿到产品许可证。由于3D打印的产品非常个性化，已经超过现有的产品监管运作模式，所以不可能每个打印产品都去检验。这种风险如何化解以及面对满足这种新的消费需求和商业形态，都需要国家有关部门作出非常具体的研究和回应。

所以综合来看，目前即使政策上如鼓励使用并推广这项新技术，同时严控质量加强行业管理和规范，鼓励创新和临床转化。但涉及3D生物打印的规定仍旧需要重新制定，特别是生物医疗产品的生物相容性和知识产权在内的诸多问题也急需解决。

生物3D面临的挑战不少，它的发展需要时间，但其应用前景广阔，为了更好地将3D生物打印技术服务到具体的临床实践中，希望有关部门给予更多的支持和关注。

（感谢清华大学前沿高分子研究中心、上海交通大学医学院附属第九人民医院、北京印刷学院3D生物打印技术实验基地等对本报道材料的支持）

4.3D打印技术信息 篇四

国家主席习近平、总理李克强明确表示要加快3D打印等新技术产业的发展；国家工业和信息化部、发展改革委、财政部研究制定颁布《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》，无疑给3D打印产业发展注入了一支强心剂；同时，科技部等有关部门正在对国家重点研发计划增材制造立项，计划用三年的时间，投入约20亿元研发3D打印主流技术和主流装备，并对重点应用领域研发作出示范。

这说明，国家目前高度重视这一技术，已经把3D打印作为重要的战略性新兴产业，国家政策层面的推动与扶持给全国3D打印从业者带来更多的信心，3D打印已经处于国家重点扶持的战略位置。在这种大环境下，2015年中国各类教育科研机构对3D打印的极大热情，很多高校启动了“刚性需求”。

3D打印金属粉末：即指尺寸小于1mm 的金属颗粒群。包括单一金属粉末、合金粉末以及具有金属性质的某些难熔化合物粉末。目前，3D 打印金属粉末材料包括钴铬合金、不锈钢、工业钢、青铜合金、钛合金和镍铝合金等。但是3D 打印金属粉末除需具备良好的可塑性外，还必须满足粉末粒径细小、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求。

在3D打印技术中金属材料的3D打印制造技术是难度最大的，由于金属的熔点较高、金属液体固液相变、表面扩散以及热传导等多种物理过程中复杂的变量，还要考虑生成的晶体组织是否良好，整个试件是否均匀、内部杂质和孔隙的大小等等因素，为此，一般需要激光技术加以配合，激光的功率和能量分布、激光聚焦点的移动速度和路径、加料速度、保护气压、外部温度等等。一般而言，激光快速成型需要用高功率的激光照射试件表面，融化金属粉末，形成液态的熔池，然后移动激光束，熔化前方的粉末而让后方的金属液冷却凝固。周边需要有送粉装置、惰性气体保护、喷头控制等来配套。

金属粉末

作为新一代“工业革命”中备受瞩目的3D打印技术，材料成为决定其能否 “有所作为”的重要指标。我国的基础材料产业多年来虽受到国家的不少关注，但一直处于被世界发达制造业国家压迫和垄断的窘境，而当前的3D打印材料产业更是如此。目前，可用于3D打印的材料包括聚合物、金属、陶瓷制品和其它，而使用最广泛的是聚合物—丙烯腈，虽然3D材料开始向金属方向转移，但聚合物还会在一段时间内成为市场主导材料。金属材料更多地应用于牙医行业，主要有钛、铝、铬、钴等，按收入计算，市场占有率在30%以下。航空将成为驱动金属材料使用增长的主要领域，例如：通用公司使用金属材料生产8.5个飞跃式喷气发动机万的燃油喷嘴。借助3D打印，可使生产和成本更有效。尽管使用新方法和新材料生产3D产品的成本还较高，但随着用于3D打印的材料种类越来越多，3D打印的手段更灵活性，总成本还会下降。

金属增材制造的质量跟金属粉末的特性十分相关，包括粉末的粒度、球形度、流动性、包装密度等。金属球形粉末的粒径和纯净度等难题上难于突破，粉末材料（高分子、金属、陶瓷、砂子等）是常用于激光3D打印的材料。

相比传统的减材制造，3D打印则是增材制造技术，具有制造成本低、生产周期短等明显优势，被誉为第三次工业革命最具标志性的生产技术。它将多维制造变成简单的由下而上的二维叠加，大大降低了设计与制造的复杂度，尤其适合动力设备、航空航天、汽车等高端品上的关键零部件的制造。

3D打印技术的发展，给工业生产带来的新的生机。它节能、环保，在许多国家已进入战略发展规划中。近几年，国内3D打印也受到更多关注，从设备到材料再到平台服务，行业态势向多样化发展，国家也正式将其列入政策规划，推进国内3D打印行业的发展进程。近年来，3D打印产业和市场呈现爆发式增长，根据权威机构报告，2014年3D打印覆盖了全球41亿美元市场，全球3D打印产品和服务市场增长35.2%，大到航空航天、军工、汽车、生物工程、医疗，小到服装、家居生活、食品，都可以见到3D打印的身影。而我国投入20亿研发3D打印也是大势所趋，对推动这一行业高速发展将起到重要作用。国内外知名金属粉末生产商

山特维克Osprey的金属粉末在全球市场占有率最高，Osprey开发了一系列适用于所有增材制造的气雾化金属粉末，包括：选择性激光烧结、熔渗、选择性激光熔融、电子束熔炼、直接金属沉积、激光工程化净成形。山特维克Osprey现在供应的市场领域包括用于航空航天工业的镍基超合金，用于医疗行业的钴合金、不锈钢，用于快速模具的马氏体实效钢、工具钢。山特维克Osprey气雾化粉末产品包括不锈钢、工具钢、低合金钢、铜和青铜合金、齿科合金和医疗合金、超合金等预合金粉末。另外，Osprey只是山特维克集团的一个业务分支，山特维克集团投入巨资在位于瑞典山特维肯的3D打印技术研发中心上，正在招聘研究和开发3D打印技术金属材料的核心员工。美国卡彭特技术公司成立于1889年，专业致力于特种合金的开发、制造和销售，至今已有120余年历史。卡彭特技术公司生产包括镍基、钴基、钛、铬、铁等合金。在增材制造领域，主要提供不锈钢、钛合金以及工具钢金属粉末。

吉凯恩是一家工程技术型跨国集团——吉凯恩的技术和工程设计是全球各主要汽车、飞机和工作车辆等生产商产品的核心。吉凯恩下设四个事业部门，分别为：吉凯恩传动系统、吉凯恩粉末冶金、吉凯恩航宇和吉凯恩陆地系统；主要服务于汽车、航空航天和陆地系统市场。吉凯恩旗下的Hoeganaes有限公司生产的金属粉末制品在北美地区所占的市场份额超过了50%、Hoeganaes有限公司的产品在欧洲金属粉末制品市场的销售也呈快速增长。Hoeganaes主要为增材制造行业提供钛合金金属粉末AncorTi™。其标准满足ASTM要求。而吉凯恩粉末冶金事业部则已经与霸州市宏升实业有限公司（位于中国河北省霸州市）协议成立合资公司。新的合资公司将生产国际级的铁粉。

AP&C生产金属粉末，粒径分布小，包括钛及其他活性金属以及镍基高温合金和铌等高熔点合金，专为增材制造以及其他粉末冶金技术（MIM，涂层，热等静压）定制。粉末纯度高（无杂质，低氧化条件下熔化），球形度高，伴生颗粒非常少。具有出色的流动性和表观密度、振实密度。主要服务对象为生物医疗和航空航天工业，产品畅销20余个国家。

LPW公司已开发出了全系列专门针对SLM、LMD和EBM工艺进行优化设计的粉末。他们还可以根据要求提供定制的合金材料。包括Al、Co、Fe、Ni、Ti合金等金属粉末。LWP为汽车、航空航天和医疗行业提供3D打印的金属粉末，粉末质量是产品的基础。所以LPW为其金属粉末提供全生命周期的服务：金属粉末、粉末分析、合金的开发、粉末管理。

H.C.Starck是德国拜耳集团的全资子公司，主要生产难熔金属的粉末及制品，包括Ta、Nb、Mo、W 等，服务于电子、机械、充电电池等行业。H.C.Starck 生产用于P/M 的雾化合金及纯金属粉末超过800种，还生产烧结添加剂，如氮化物、碳化物及硫化物等。另外H.C.Starck还与瑞典的Metasphere Technology合作，由Metasphere生产一种新型球形金属粉末，H.C.Starck负责销售。

瑞典赫格纳斯产品运用的领域包括: 粉末冶金零件，为每种零件和工艺提供最适合的粉末，其最著名的是铁基金属粉末。赫格纳斯铁粉在化学、冶金领域的应用非常广泛。比如塑料的生产、作为其他金属生产的强化剂等，也用于化工产品的循环利用以及农业和制药等行业。赫格纳斯高品质镍基、钴基和铁基表面热喷涂粉末，能改进高耐磨零件的性能并延长其使用寿命。

印度普莱克斯通过其气雾化钛金属粉末生产线上，为全世界的客户提供优质的3D打印用钛金属粉末材料。2015年第三季度开始，普莱克斯就将开始全规模生产航空级的优质球形钛金属粉末。这些钛金属粉末将被用于制造如航天支架和生物医用植入物等3D打印产品。

NanoSteel携手Connecticut先进技术中心手在其纳米工程合金钢粉末材料基础上进行优化和创新。NanoSteel专有的金属合金材料可支持实现以经济的成本通过粘接剂喷射3D打印技术生产出高质量零部件，将助于加速诸如耐磨零件、轴承、刀具等从减材制造到增材制造的转换。

另外还有美国的阿美特克AMETEK提供不锈钢、Ni基合金，Co基合金，不锈钢粉末，工具钢金属粉末；美国的Argen Corporation主要为牙科提供Au，Pt，Pg，Ag，Cu合金金属粉末；意大利的Legor Group提供金、银金属粉末，以及Co基，Ni基合金金属粉末；日本的大阪钛Osaka Titamium提供钛合金金属粉末；美国的Pyrogenesis主要为国防部门提供Ti，Niobium，Nitinol，Al基合金；英国的Cooken Gold为首饰行业提供金等贵金属粉末。除此之外，增材制造设备厂商例如Concept Laser，EOS，SLM Solutions，Renishaw，Exone等均提供金属粉末。

飞而康科技：国际3D打印快速成型领军者

飞而康科技是一个科技创新型企业，主要致力于利用增材制造技术（即3D打印技术）生产航空航天、医疗器械、海洋船舶、化工等行业用高品质零部件，同时接受私人订制。飞而康航空级粉末生产部采用全程无接触、无污染的电极感应熔化气体雾化法制取高纯净、高球形度的钛合金粉末。

粒径分布包括： 0-53 µm、45-105 µm、50-100、50-150、50-200、50-350 µm、0-350 µm;氧含量ELI(<1300ppm)，1300 ppm，1500 ppm，1600ppm；球形度高，流动性好；无夹杂；客户定制的其它粒径和氧含量。

工艺保证：保证产品化学成分满足航空航天和生物医学标准规范；保证高纯度(H<0.005%，N<0.01%，C<0.01% wt)；保证一致性；保证可重复性；保证从原材料到成品每一生产步骤的可追溯性；提供粒度分析报告、化学成分分析报告及客户要求的其他检测报告。飞而康科技董事长：澳大利亚技术科学与工程院院士吴鑫华，吴鑫华院士认为金属3D打印其实是近五年的事情，这跟激光有关系，高功率的激光能熔化金属，能够精确地在一个金属的粉末床上划出一条线来，就是纤维激光，高功率的纤维激光也就是近五年才发展起来，所以金属3D打印也就是近五年的发展，而从专业来讲就是怎么传播的工艺或者选取文化的工艺。她还强调，从金属的3D打印构建来讲，目前3D打印面临两类比较大的挑战，一类是航空航天，还有一个是医疗类。吴鑫华表示，在航天领域来讲，就是如何使所有打印出来的构件达到国际航空标准，达到适航的要求，而当下中国真正的要上民用飞机和上民用发动机的模型打印技术并未达到世界标准；而在医疗领域来讲，吴院士则指出除了连体婴儿，现在很多的疾病，包括一些肿瘤的治疗、心脏病的治疗，很多假体的人工的替换这种手术方案已经成功运用3D打印开展，但目前做的这些模型还是不能放在体内，因为其材料还没有很好的生物相溶性。即3D打印人体体内器官还有一定距离，但关节、人工的骨骼、外耳等模型可以放在体内，替代一个缺损的受损的器官。

华曙高科是专注于工业级3D打印领域的研发与制造，公司从事选择性激光烧结3D打印 Selective Laser Sintering（SLS）设备制造、材料生产和加工服务三项主营业务，服务于汽车、航空航天、机械制造、医疗器械、房地产、动漫等行业。

华曙高科于2011年成功研制出中国首台高端选择性激光烧结尼龙设备，成为世界上第三家LS设备制造商；同时，华曙高科成功研制出选择性激光烧结尼龙材料，成为世界上第二家该类材料制造商；即制造设备，又生产材料，还从事终端产品加工服务，独立构成选择性激光烧结技术（SLS）完整产业链的企业，华曙高科是全球唯一一家。2015年4月，高分子复杂结构增材制造国家工程实验室落户华曙高科，成为增材制造领域全国首家由企业承建的国家级工程实验室。

华曙高科董事长：许小曙博士（美籍华人科学家）是国际增量制造领域的知名专家，在美国和全球有超过15年的3D打印从业经验，曾担任数家美国增量制造龙头公司的技术总监，掌握了增量制造领域最先进的技术与理念，并作为该领域的领军人物不断推动着增量制造技术的创新与发展。

许小曙博士为湖南省第一批“百人计划”专家，长沙市313人才计划专家，长沙国家高新区35人才计划专家。曾任美国3D Systems、Solid Concepts公司等增材制造龙头企业技术总监，美国Trilogy公司软件开发总工程师、美国焊接研究所技术总监，美国焊接协会A9资深委员，Welding Journal杂志编委。从事智能制造技术研究工作二十余年，开发了多项具有革新意义的智能制造系统，如世界上第一个基于个人计算机的专家系统Weld Selector、被美国金属手册（ASM）指定为标准的自动机器人焊接系统Weld Excell等。在3D打印领域做出了杰出贡献，带领3D Systems公司突破了选择性激光烧结的技术瓶颈，相继开发出四代选择性激光烧结设备，为该公司成为世界上最大的激光增材制造服务商做出了重要贡献。

2011年被国际分层制造行业权威协会AMUG-Additive Manufacturing Users Group授予终身成就奖（“恐龙奖”）。该奖项用以表彰在SLS和SLA领域做出长期卓越贡献以及具有领导力的人士，全世界仅十余人获此殊荣。2012年，美国AMUG协会公布了其新一届理事会成员，许小曙博士成为该届理事会唯一亚太地区理事（Liaison），全面负责该协会的亚洲事务。

许小曙博士于2009年回国创立华曙高科，带领华曙高科团队开发出一系列具有自主知识产权的高分子与金属3D打印装备与材料，使华曙成为全球唯一一家独立构成3D打印设备、材料、加工服务全产业链的企业。担任3D打印领域全国首个落户企业的国家工程实验室——高分子复杂结构增材制造国家工程实验室主任，集聚整合创新与产业化优质资源，开展3D打印领域战略前沿与重点关键技术攻关、工程试验、标准构建与成果转化，打造国际领先的3D打印人才团队与公共服务平台。

上海佳梦亭商贸有限公司：从国外引进优质金属粉末，供应3D打印等专业市场。采用电极感应熔炼技术，对金属材料进行原子雾化，制造出纯度极高，粒度极其规则的金属粉末。

特征：种类齐全。从铝到锆，大部分常用金属及合金粉末均可制造；圆度高，流动性好；组装密度高；含氧量低；粒度分布控制灵活；可依据客人需要，按照不同厂家的设备量身定制粒度大小和分布范围。

成都惠腾新材料有限公司：成立于2014年11月，企业规模逐渐扩大，现有职工50余人，公司占地面积1千平，我公司现金属粉末及金属合金粉末材料广泛地应用于航空、石油、机械、化工、煤矿、交通、电力、冶金等工业部门；近年来，随着科学技术的发展，3D打印工艺以及激光修复等工艺日益兴起，对金属粉末及金属合金粉末的要求更高，应用领域更加广泛。

公司有从事金属粉末材料及应用多年的经验和工程技术人员，有成熟的工艺和先进的雾化设施，生产的粉末氧含量低，使用性能好等特点。公司根据市场需要，针对不同用途的金属粉末及金属合金粉末材料，采用不同的生产工艺条件，加上对产品质量的追求，满足市场需要，生产严格按照国际标准、国家标准执行，主要生产镍基、铁基、钴基、铜基、铬基、锡基等系列产品，主要用于3D打印、激光熔覆、热喷涂（焊）、冷喷涂、粉末冶金压制。

产品生产采用世界先进的真空感应洁净熔炼系统和惰性气体雾化技术制备3D打印用球形金属粉末，突破洁净冶炼与气体雾化、粉末粒度控制、粉末形态控制、粉末气体含量控制、粉末夹杂含量控制等一系列核心关键技术，开发成套制粉装备与工艺技术，研制出满足先进制造工艺需求的高品级球形金属粉末，粉末制备处理技术及产品质量达到了世界先进水平。可用于3D打印激光/电子束增材制造（SLM/EBM）、激光熔铸/激光直接沉积（DLD）、粉末热等静压成型。

5.挤压式3D打印技术 篇五

挤压式3D打印技术是以FDW技术为基础，它包括以下几个部分：升降工作台、喷嘴、加热室、出丝结构。

熔融沉积成型工艺（Fused Deposition Modeling，FDM）是继LOM工艺和SLA工艺之后发展起来的一种3D打印技术。该技术由Scott Crupm于1988年发明，随后Scott Crump创立了Stratasys公司。1992年，Stratasys公司推出了世界上第一台基于FDM技术的3D打印机——“3D造型者（3D Modeler）”，这也标志着FDM技术步入商用阶段。

国内的清华大学、北京大学、中科院广州电子技术有限公司都是较早引进FDM技术并进行研究的科研单位。FDM工艺无需激光系统的支持，所用的成型材料也相对低廉，总体性价比高，这也是众多开源桌面3D打印机主要采用的技术方案。

熔融沉积有时候又被称为熔丝沉积，它将丝状的热熔性材料进行加热融化，通过带有微细喷嘴的挤出机把材料挤出来。喷头可以沿X轴的方向进行移动，工作台则沿Y轴和Z轴方向移动（当然不同的设备其机械结构的设计也许不一样），熔融的丝材被挤出后随即会和前一层材料粘合在一起。一层材料沉积后工作台将按预定的增量下降一个厚度，然后重复以上的步骤直到工件完全成型。下面我们一起来看看FDM的详细技术原理：

热熔性丝材（通常为ABS或PLA材料）先被缠绕在供料辊上，由步进电机驱动辊子旋转，丝材在主动辊与从动辊的摩擦力作用下向挤出机喷头送出。在供料辊和喷头之间有一导向套，导向套采用低摩擦力材料制成以便丝材能够顺利准确地由供料辊送到喷头的内腔。

喷头的上方有电阻丝式加热器，在加热器的作用下丝材被加热到熔融状态，然后通过挤出机把材料挤压到工作台上，材料冷却后便形形成了工件的截面轮廓。

采用FDM工艺制作具有悬空结构的工件原型时需要有支撑结构的支持，为了节省材料成本和提高成型的效率，新型的FDM设备会采用了双喷头的设计，一个喷头负责挤出成型材料，另外一个喷头负责挤出支撑材料。

6.3d打印技术调研报告 篇六

一、“3d打印”技术的基本原理及发展前景

(一)基本原理。“3d打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速原型制造 ”(rapid prototyping & manufacturing)，是80年代末90年代初在美国开发兴起的一项高新制造技术。“3d打印” 技术是在现代cad/cam技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的，采用材料累加的新成型原理，直接由 cad 数据打印制成三维实体模型。快速成型系统就像是一台“立体打印机”，不需要传统的刀具、机床、夹具，便可快速而精密地制造出任意复杂形状的新产品样件、模具或模型。

3d打印机原理很简单，每一层的打印过程分为两步，先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散，然后再喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被打印成型。完成后，要处理掉物品周围沾满的粉末，这是可以循环利用的，再涂上增强硬度的胶水。

“3d打印机”与传统打印机最大的区别在于耗材不同——后者使用墨粉，前者使用的则是一些可以发生固化反应的材料，如树脂、塑料、陶瓷、石膏、金属等等。例如：助听器生产部门利用3d打印机扫描患者的耳朵轮廓后复制出合适的助听器。汽车定制公司利用3d打印机为汽车爱好者提供专门的汽车部件。消费电子产品厂商用3d打印机来完成对产品功能的设计，以避免在大规模生产后修改设计。医生用3d打印机来制造实习模型。博物馆用3d打印机复制真品，以避免参观者损毁真品，等等。

(二)发展前景及意义

工业化最大的成就是通过机械化实现了规模化大生产。而我们今天的“3d打印”技术则将规模化大生产可能演变为若干个体，打破集约化生产的传统模式。只要一台3d打印机，我们就可以在家里生产任何我们需要的东西，而且可以不断变化款式、样式。如今，新的生产方式已经发生了重大改变，传统的生产制造业将面临一次重新“洗牌”。随着各种打印材料(即制造原料)的研制成功，“3d打印”技术已经可以用于生产像珠宝、玩具、工具、厨房用品、衣服之类的东西，甚至可以直接打印人体骨骼、假肢、鲜肉，进行牙齿正畸和数字化种牙，有的还打印出了汽车、飞机零部件。未来我们的模具制造行业、机床行业、玩具行业、轻工产品行业或许都可能被淘汰出局，而取代他们的就是3d打印机。当然，这需要一个过程，或者，主要是人们适应和接受新事物的过程，也有产业自身完善成长的过程。

由于“3d打印”技术不需要生产线，使得生产成本大大降低、生产周期也得以缩短，同时在很大程度上减少了材料废弃。据美国一家行业研究机构发布的报告显示，3d打印机、环保可持续建筑等将是美国未来增长最快的行业。8月,美国总统奥巴马拨款3000万美元,在俄亥俄州建立了国家级3d 打印添加剂工业研究中心,并计划第一步投入5亿美元用于“3d打印”,以确保美国制造业不再继续转移到中国和印度。由于我国没有完成工业化，传统的粗放式的工业发展模式已经严重阻碍了生产力发展，产业升级和结构调整成为一项长期的艰巨任务。而“3d打印”技术的产业化无疑为我国新型工业化建设和促进传统产业升级发挥十分重要的引领作用。

二、国内外“3d打印”技术及产业发展应用情况

关于“3D打印”技术及产业发展情况的调研报告关于“3D打印”技术及产业发展情况的调研报告(一)国内外产业发展情况。“3d打印”技术的历史由来已久。1986年，美国3d system公司推出了第一款工业化的“3d打印”设备，1990年开始销售，短短几年中，形成了巨大的市场，1994年底全球已达900台，到 年年装机总数就已经达到6000台左右，以指数曲线在上升。3d打印设备应用的方式有两种：一种是大企业为自己的产品开发服务，如美国三大汽车公司、麦道、ibm、apple、丰田等都在应用;另一种方式为大学、研究所甚至六、七个人组织的服务机构以一台或数台成型机为中心，开展对中小企业的服务。目前，全球有两家3d打印机制造巨头，分别为stratasys和3d system，均在美国纳斯达克上市，20营业收入分别为1.7亿美元和2.9亿美元。2015年全球3d打印市场规模17.1亿美元。不过，这一数字仅占全球制造市场的0.02%。

我国从1994年开始研究“3d打印”，北京隆源公司于1995年成功研发了一台afs激光快速成型机，随后华中科技大学也研制出了sls快速成型机。目前国内依托高校成果，对“3d打印”设备进行产业化运作的公司实体主要有：北京殷华(依托于清华大学)、陕西恒通智能机器(依托西安交通大学)、湖北滨湖机电(依托华中科技大学)。这些公司都已实现了一定程度的产业化，部分公司生产的便携式桌面3d打印机的价格已具备国际竞争力，成功进入欧美市场。另外，一些中小企业成为国外“3d打印”设备的代理商，经销全套打印设备、成型软件和特种材料。还有一些中小企业购买了国内外各类“3d打印”设备，专门为相关企业的研发、生产提供服务。其中，广东省工业设计中心、杭州先临快速成型技术有限公司等企业，设立了“3d打印”服务中心，发挥科技人才密集的优势，向国内外客户提供服务，取得了良好的经济效益。

目前,国内的“3d打印”主要集中在家电及电子消费品、建筑、教育、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意及文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。据业内人士估计,3d打印机在国内企业级装机量在400台左右,2015年以来年增速均在70%左右,市场规模超过1亿元。

(二)我市“3d打印”技术及应用发展现状

驻济高校山东大学机械工程学院、材料工程学院等多位教授近年来在“3d打印”方面组织博士生研究生进行了课题探索。我市重点软件企业山大华天软件与山东大学机械工程学院、材料工程学院具有长期的良好的合作基础，在快速成型设备、工艺材料、数据分层软件、成型软件、快速模具制造等领域积累了大量的研究成果。凭借良好的产学研合作基础以及拥有自主版权的高端cad/cam软件优势，华天软件也于近期开展了快速原型制造技术与装备项目的研究，目标是实现快速原型制造关键技术攻关及关键设备的产业化，通过快速成型设备的产业化，创造新的经济增长点，并通过技术服务以高新技术改造传统制造业，提高机电产品开发能力和企业竞争力，支持汽车、电子、机械等支柱工业发展，创造巨大效益。建立跨行业、跨地区的产品快速开发研发、制造、服务中心，实现快速制造技术、工艺及成套装备的研究开发、生产、销售和技术服务，形成我省乃至我国的快速原型制造产业和开发生产基地，实现该技术的持久和稳定发展。

济南亚盈信息科技有限公司，于2015年2月在济南高新区注册成立，公司主要业务方向之一就是从事3d打印机研制和生产。其技术是fdm熔融层积成型技术，原理是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。其成型材料种类多，成型件强度高、精度较高，主要适用于成型小塑料件。现已研制出三代3d打印机，第三代机yesrap x原型机已经完成。2015年销售出20台，销售的客户群体主要为模具加工类、艺术品创作类、教学类、模型制作类、零件生产类和个人爱好类。

三、制约我市”3d打印”技术及产业发展应用遇到的瓶颈和问题

“3d打印”技术虽然已有近20年的发展历程，但产业发展仍存在很多困难。

一是认识不足。虽然3d打印机的发展已有数十年，但是对大多数普通人来说，目前“3d打印”技术还是一个新生事物，很多企业甚至从没听说过还有这种具有“神秘功能”的机器。

二是价格不菲。目前，“3d打印”的耗材非常有限，主要是石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等，消费类的“3d打印”主要应用的材料为abs和poa的塑料，不能完全满足工业领域的需求。工业应用的“3d打印”耗材，特别是金属粉末类耗材，价格非常昂贵，这是制约国内企业使用“3d 打印”技术的原因之一。比如一件飞机零部件，打印这种样品的金属粉末耗材一斤卖价4万元，3d打印样品至少要卖2万元，而如果采用传统的工艺去工厂开模打样，仅需几千元。目前的3d打印机除了用来满足个人设计师和普通爱好者的个人3d打印机之外，其他的工业用3d打印机均价格不菲，每套大概需要十万美元左右，精度高的甚至达到120万美元。

三是工艺尚不完善。由于“3d打印”工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。

四、加快我市“3d打印”技术及产业发展应用的对策

7.让3D打印技术走进未来教室 篇七

王玉清 当前，全球热炒3d打印技术，很多省市政府工作报告提到“大力发展移动互联网、云计算、物联网、3d打印等新技术和新产业”。2013年美国《新媒体联盟地平线报告》的基础教育版预言:“首先是云计算和移动学习，到了中期阶段是学习分析，在未来四到五年，3d打印、虚拟和远程实验室会获得广泛的技术应用。”今年4月24日，由商务部、科技部、国家知识产权局和上海市人民政府共同主办的第二届中国(上海)国际技术进出口交易会上设置了3d打印展区，为观众提供了最直接的体验。我们教育工作者要理性地看待这种技术，既要看到它所带来的发展机遇，也要正视教育面临的挑战。本文探讨在中小学校未来教室建设中，3d打印技术在培养学生创新精神和动手实践能力方面的作用和价值。什么是3d打印技术 1.概念 3d打印技术，也称“叠加制造技术”，是以三维设计模型为基础，通过分层加工、叠加成形的方式加工材料制造三维物体的技术。它与普通打印机的工作原理基本相同，不同的是，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，它使用的“墨水”是实实在在的原材料。3d打印并不是新鲜的技术，这个思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。2.过程原理 3d打印，每一层的打印过程分为两步，第一步在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身体积很小，且不易扩散。第二步是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。3.特点（1）维度转变。3d打印技术的出现，彻底颠覆了人们的2d打印思维，3d打印机已经变成了人们将梦想变为现实的“装备”。（2）耗材转变。打印耗材由传统的墨水、纸张转变为胶水、粉末，这里的胶水和粉末都是经过处理的特殊材料，不仅对固化反应速度有要求，对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。（3）精度高。即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。3d打印技术的应用发展 1.3d打印技术已走进日常生活 目前，3d打印技术主要运用于传统制造业、医疗行业、文物保护行业、建筑设计行业和配件饰品行业。人们使用该技术打印出了灯罩、身体器官、珠宝、根据球员脚型定制的足球靴、赛车零件、固态电池以及为个人定制的手机、小提琴等。比如，美国麻省理工学院的博士生彼得·施密特打印出了能够滴答滴答走动的塑料钟表。美国科学家已经研发出了能打印皮肤、软骨、骨头和身体其他器官的三维“生物打印机”，利用特殊的高分子材料，还可以为器官移植患者量身打造所需器官。2.3d打印技术将影响各行各业 以3d打印技术为代表的先进制造业、商用无人机、基因组测序和个性化医疗是当今的前沿技术。我国首家3d打印体验馆正式落户北京工业设计创意产业基地，真人雕像成为这里最抓人眼球的打印项目，来到店里的顾客只需经过十几分钟360度扫描照相和三四个小时的3d打印制作，就能够得到一个形象逼真、立体的人物塑像。上海盈创装饰集团有限公司董事长马义和的3d打印房，开创了3d打印技术应用于建筑行业的先河，它是全世界第一批通过3d打印技术建造的实体建筑。3.3d打印技术将改变学生发展 目前，教育领域对3d打印机的使用率在上升。随着3d打印机价格的下降，以及出现更多的在学习上的应用，3d打印机将成为学生学习的辅助工具。对于学生而言，3d打印机能把他们幻想中的东西变成现实，可以利用技术创造出完全属于自己的东西，是一个非常强大的培养学生创造力和学习能力的工具。青岛二中现已引进3d打印设备，并开设3d打印课。3d打印技术的优点（1）不需要在工厂操作。桌面打印机可以打印出小物品，并且人们可以将其放在办公室一角、商店甚至房子里；而自行车车架、汽车方向盘甚至飞机零件等大件物品，则需要更大的打印机和更大的放置空间。（2）无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。it行业尤其明显，苹果和佳能公司推出新款产品的速度极其快速，3d打印在设计新产品模型中起到的作用不可磨灭。（3）3d打印让制造业不再有污染。3d打印机制造出的产品外形能够根据应用或环境进行优化，还可以进一步开发其潜力，使用可回收利用的或环保的打印材料进行生产。（4）3d打印颠覆传统教育方式。3d打印走进学校、走进课堂，打开了创作可操作教学模型的可能性，成为打开教与学的全新方法的大门。学生可以用它打印出自己设计的原型产品，可以用它方便地打印出自己设计的建筑实体模型，可以用它来复制有考古意义的物品，可以用它来制作3d版本的艺术品，可以用它来绘制真实的地势图和人口分布图、可以用它设计食物的产品造型、可以打印各种各样的实体汽车部件，可以把分子模型打印出来观察，可以打印出细胞、病毒、器官和其他重要的生物样本，可以将他们的“理论问题”打印出来并在他们自己的学习空间中寻找答案。我们知道，现在的中小学生知识学得很多，但是动手能力和创新能力较差。3d打印技术可以让学生获得感知体验，可以让学生将自己的创新设计变成实物，展示学校没有的标本和物体，提高中小学生的创新、设计和动手能力。英国教育部日前宣布小规模试验将3d打印技术应用到数学、物理、计算机科学、工程和设计等教学中。此外，一些国家开始将3d打印技术应用于对盲童的教育，将一部分平面的图形通过3d打印机打印成立体模型，使盲童用手触摸可以感受到事物原貌。3d打印技术的不足（1）材料性能差，强度、刚度、机械加工性能等都远不如传统加工方式。（2）材料来源有局限，成本高。目前可供3d打印机使用的材料非常有限，主要是石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。3d 打印成品非常“脆弱”，容易碎。（3）精度问题。由于分层制造存在台阶效应，每个层次虽然很薄，但在一定微观尺度下，仍会形成具有一定厚度的一级级“台阶”，如果需要制造的对象表面是圆弧形，那么就会造成精度上的偏差。（4）3d打印技术目前还并不十分成熟，产业应用不足，它还不具备“让制造业发生巨大变革”的能力，在工业级别的应用仍旧有限。在成本上也根本不是传统制造业的对手，单件商品的价格，跟流水线作业无法相提并论。（5）目前来看，国内3d打印机的创新能力不强，打印技术仍需要不断创新。（6）健康问题。在不通风的地方使用3d打印机，可能会导致健康问题。3d打印机首先是将塑料加热，然后通过喷嘴喷出，创造出设计模型。这个过程类似于工业生产，会释放出有毒物质，但一般的使用者不会使用防护设备。这些微粒在空中漂浮，容易被人吸入肺部，吸入过多可能会引发肺病、血液以及神经系统疾病，甚至会导致死亡。3d打印技术走进未来教室的几点思考 新技术为我们教育工作者提供了难得的机遇，我们要把思想理念落实到实际行动中，开展前瞻性的理论与实践研究，让教育服务现实，服务未来。未来教室是一个集多媒体教室、计算机教室、微格教室、校园电视台等多种环境为一体的新形式教学环境，创设了数字化、虚拟现实与真实现实的学习环境，把师生充分地融合在一起，实现了动态的学习过程。通过互动系统，任何学生都可以向教师反映听课程度，教师有针对性地改变进度；教室流媒体全程录下课程，学生可以在课后通过终端复习，无法到课堂的学生甚至可以在另外的空间同步上课；系统内的物联网则控制着教室内一切物品，随时根据需要进行移动、调整。笔者认为，3d打印技术走进未来教室，必须坚持以学生发展为中心、以改革创新为动力和以实验教学为抓手。1.以学生发展为中心 《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》指出：“以学生为主体，充分发挥学生的主动性，把促进学生成长作为学校一切工作的出发点和落脚点。”《北京市中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》指出：“形成有利于学生积极主动、自由全面、生动活泼成长的环境，学生的创新精神和实践能力显著提高，拔尖创新人才培养取得突破。”北京市教委《关于加强中小学实验教学和实验室建设工作的意见》重点从实验室仪器存放管理、账目管理、教学流程管理等8个方面提出规范性要求，强调要培养学生创新精神和实践能力，促进学生终身发展，进一步规范实验室人、财、物的管理，提高仪器设备的使用效益，促进实验教学的开展。作为教育工作者，我们应该冷静地看待3d打印技术，正视它的优点和不足，发挥其积极作用。在中小学校未来教室建设中，将3d打印技术应用于创新教育，为教学提供思想、智慧与科技相融合的最佳路径，要以学生发展为中心，努力发挥3d打印技术在培养学生创新精神和动手实践能力方面的积极作用。2.以改革创新为动力 “创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。” 21世纪中国之所以能够如此迅猛发展，创新在其中扮演了重要的角色。2013年12月14日，嫦娥三号探测器成功落月，中国成为世界上第三个有能力独立自主实施月球软着陆的国家，开启了中国首次“落月梦”。嫦娥三号在月球上开展了一系列科学实验，包括利用月基光学望远镜进行天文观测、利用极紫外相机对地球等离子体层进行观测、利用测月雷达对巡视路线上的月壳浅层结构厚度等进行剖面式观测等。培养学生的创新意识和能力是时代的要求，也是实施素质教育的根本任务。在2013年两会上，全国政协委员、中航工业副总工程师、中国航母舰载机歼-15总设计师孙聪强调，歼-15项目率先采用了数字化协同设计理念，而这与3d打印技术关系紧密，钛合金和m100钢的3d打印技术已应用于新机试制过程，主要是主承力部分。3d打印给了人们一个想象的空间，给了一种可能性，可以有效地提高学生的改革创新能力。3.以实验教学为抓手 “为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？” 这就是震耳发聩的“钱学森之问”。这是关于中国教育事业改革与发展的一道艰深命题，需要整个教育界乃至社会各界共同破解。笔者认为，随着素质教育的不断推进，实验教学愈加重要，如何通过实验教学改进学生的学习方式，培养学生的创新能力，是我们教育工作者必须深入探讨的课题。要树立重视实验教学意识，继续落实北京市教委《关于加强中小学实验教学和实验室建设工作的意见》，制订实施的具体办法，坚持以“用”为导向，发挥实验室的最大使用效益，提高中小学实验室建设与管理的整体水平，有效推动实验教学开展，着力培养学生动手能力和创新精神，加强对3d打印等新技术、新产品的研究，开展新型教学仪器设备教学适应性评估，努力实现人与物的融合、匹配，让学生动起来，让物动起来。扎实推进实验教学管理互动模块的试用，监控学校中物理、化学、生物和小学科学课程实验教学活动的开展情况，评估仪器、设施的使用效益，实现有效的动态管理。要加强实验教学研究。实验教学的价值不应仅仅在于使学生学会使用一些仪器，掌握一些实验仪器的操作技能，或是用来验证已学过的知识，更重要的是使学生学会和掌握实验的方法。教师要深入研究演示实验及学生实验的设计思想和实验方法，把更多的验证性实验改造成探索性实验，让学生真正去操作和体验。目前，我们正在筹划成立市级实验教学教研室，拟建立专家工作室、名师工作室，建立教育技术装备工作实践基地，建立企业合作研究平台。实现中国梦，教育任重道远。当前，基础教育正处在改革发展的关键时期。实验教学工作是落实国家课程方案，推进教学改革，提高教育教学质量的基本要求，是实施素质教育，培养学生创新精神和实践能力，促进学生终身发展，培养创新型人才的重要途径。我们将继续坚持以学生发展为本，以实验教学为主要内容和重要载体，让3d打印等新技术走进教室、走进课堂，推进教育装备和教育教学的全面深度融合，为增强学生社会责任感、创新精神和实践能力服务，发挥教育技术装备在教育发展中的引领促进作用，为以教育装备现代化促进教育现代化的发展贡献力量。（作者单位：北京市教育技术设备中心）

8.3D打印三种主流技术介绍 篇八

1、熔融沉积成型技术(FUSED DEPOSITION MODELING，FDM）: 有些3D打印机使用“喷墨”的方式，整个流程是在喷头内熔化塑料，然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。

优点: 成型精度更高、成型实物强度更高、可以彩色成型，但是成型后表面粗糙。

2、立体平板印刷（STEREOLITHOGRAPHY，SLA）：网友们可以想象一下把一根黄瓜切成很薄的薄片再拼成一整根。先由软件把3D的数字模型，“切”成若干个平面，这就形成了很多个剖面，在工作的时候，有一个可以举升的平台，这个平台周围有一个液体槽，槽里面充满了可以紫外线照射固化的液体，紫外线激光会从底层做起，固化最底层的，然后平台下移，固化下一层，如此往复，直到最终成型。

优点: 精度高，可以表现准确的表面和平滑的效果，精度可以达到每层厚度0.05毫米到0.15毫米。缺点则为可以使用的材料有限，并且不能多色成型。

3、选择性激光烧结（Selective laser sintering，SLS）: 利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面，并刮平；用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面；材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，得到零件的截面，并与下面已成形的部分粘接；当一层截面烧结完后，铺上新的一层材料粉末，选择地烧结下层截面。

9.3D打印技术分类【行业版】 篇九

A.SLA B.FDM C.LOM D.3DP 正确

【单选题】(1分)使用SLS 3D打印原型件后过程将液态金属物质浸入多孔的SLS坯体的孔隙内的工艺是（A）

A.浸渍

B.热等静压烧结

C.熔浸

D.高温烧结 正确 3 【单选题】(1分)最早的3D打印技术出现在什么时候（B）

A.十九世纪初

B.二十世纪初

C.二十世纪末

D.二十世纪八十年代 正确

【单选题】(1分)各种各样的3D打印机中，精度最高、效率最高、售价也相对最高的是（D）

A.个人级3D打印机

B.专业级3D打印机

C.桌面级3D打印机

D.工业级3D打印机 正确 5 【单选题】(1分)以下不是3D打印技术需要解决的问题是（B）

A.3D 打印的耗材

B.增加产品应用领域

C.3D 打印机的操作技能

D.知识产权的保护 1 【单选题】(1分)LOM技术最早是用于什么领域（B）

A.医学影像

B.立体地图

C.建筑

D.航空航天 正确

【单选题】(1分)SLA技术使用的原材料是（A）A.光敏树脂

B.粉末材料

C.高分子材料

D.金属材料 正确

【单选题】(1分)FDM技术的成型原理是（B）

A.叠层实体制造

B.熔融挤出成型

C.立体光固化成型

D.选择性激光烧结 正确

【单选题】(1分)3DP技术使用的原材料是（D）

A.光敏树脂

B.金属材料 C.高分子材料

D.粉末材料 正确

【单选题】(1分)SLS技术最重要的是使用领域是（C）

A.高分子材料成型

B.树脂材料成型

C.金属材料成型

D.薄片材料成型 1 【单选题】(1分)3D打印模型是是什么格式（B）

A.RAD B.STL C.LED D.SAL 2 【单选题】(1分)单击新建图标后，如何开启新的零件文件（A）A.选择一个零件模板

B.选择一个装配体模板

C.选择一个工程图模板 3 【单选题】(1分)选择所需的草图基准面后，如何打开草图（A）

A.在草图工具栏上单击草图图标

B.在草图工具栏上双击草图图标 4 【单选题】(1分)零件的第一个特征是什么特征（C）

A.旋转特征

B.拉伸特征

C.基体特征 5 【单选题】(1分)如何改变草图尺寸数值（A）

A.双击尺寸，在修改对话框中输入新数值

B.删除后重新绘制 6 【多选题】(1分)那种关系不能添加到草图的几何关系中（ABC）

A.垂直

B.共线

C.水平1 【单选题】(1分)以下是SLA技术特有的后处理技术是（D）

A.取出成型件

B.去除支撑

C.后固化成型件

D.排出未固化的光敏树脂 2 【单选题】(1分)FDM 3D打印技术成型件的后处理过程中最关键的步骤是（C）

A.涂覆成型件

B.打磨成型件

C.去除支撑部分

D.取出成型件 3 【单选题】(1分)3DP 打印技术的后处理步骤的第一步是（C）

A.固化 B.静置

C.除粉

D.涂覆 4 【单选题】(1分)目前FDM常用的支撑材料是（D）

A.金属

B.PLA C.粉末材料

D.水溶性材料 5 【单选题】(1分)SLA原型的变形量中由于后固化收缩产生的比例是（D）

A.5%~10% B.70%~90% C.20%~50% D.25%~40% 1 【单选题】(1分)以下不是促进3D打印技术在医疗领域应用的方法是（A）

A.严格控制产品成本

B.加强计算机辅助设计人才的培养

C.鼓励发展拥有自主知识产权的3D打印机和专用配套材料

D.建立清晰的回报预期 2 【单选题】(1分)3D打印技术在建筑行业的应用中，目前使用最广泛的领域是（C）

A.建筑机械的生产

B.整体建筑物的建造

C.建筑装饰品和建筑模型的生产

D.建筑材料的生产 3 【单选题】(1分)创新是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程。以下不是创新三层含义的是（A）

A.抛弃旧概念

B.更新

C.变化

D.创造新的东西 4 【单选题】(1分)3D打印技术在医疗领域应用的四个层次特点中不包括以下哪个（D）

A.金属3D打印、活性细胞、蛋白及其他细胞外基质

B.无生物相容性要求的材料

C.具有生物相容性，且可以降解的材料