为解决疫情防控中应急物资短缺的难题,美国、意大利等国纷纷利用3D打印机生产呼吸机(jī)配件、个人防护(hù)面罩,甚至还创建了在线论坛,用于(yú)政府、医院、非政府组织发布需求,以及业内人士分享经验等。3D打印在全球疫(yì)情防(fáng)控中(zhōng)发挥的作用,反映出(chū)这(zhè)项技术普(pǔ)及度(dù)的提高和(hé)应用领(lǐng)域的扩展。
3D打印,也称增(zēng)材制(zhì)造,是以数字模型(xíng)为基(jī)础,将材料逐层堆积制造出实物的(de)新(xīn)兴制造技术。近年来,世(shì)界主要(yào)国家纷纷加大力度(dù)支持3D打印技术(shù),全球3D打印产业高速发展。小到儿童玩(wán)具、工艺(yì)品,大到飞机、火箭中使(shǐ)用(yòng)的(de)高度(dù)复杂零部件,3D打印机已广(guǎng)泛应用(yòng)于诸(zhū)多领域。2019年,全(quán)球3D打印产业规模达120亿美元左(zuǒ)右,同比增长近30%。
3D打印产业(yè)的快速发展是多方(fāng)面因素共(gòng)同推动的结(jié)果。一是研发投入的增长(zhǎng)使(shǐ)得技术不断完善,3D打印机功(gōng)能更强、成本更低、速度更快。2012年起3D打印领域专利(lì)申请量快速增长,年增长率超过40%。二(èr)是(shì)打印(yìn)材料种(zhǒng)类不断丰富,推(tuī)动(dòng)3D打印机应用范围扩大。3D打印材料主要(yào)包括金属(shǔ)材料(liào)、高(gāo)分子(zǐ)材料和陶瓷材料,其中塑料仍是使(shǐ)用最多的材料,但金(jīn)属材(cái)料(liào)增长很快,2018年使用率(lǜ)提(tí)高到了36%左右。金属材料的广泛使用带动了(le)工业级3D打(dǎ)印(yìn)机销售的增长,推动3D打印由消费级(jí)市场向高端制造市(shì)场拓(tuò)展(zhǎn)。三是汽车、电子、航天、医疗、制鞋等行(háng)业为了加快产品(pǐn)开发、改进(jìn)产品性能、提高用户(hù)需求响应速度,积极探索(suǒ)3D打印(yìn)技术在工业生产中的应用。四是中小学和(hé)教育培训机构设立3D打印相关课程,推(tuī)动(dòng)桌面3D打印机在学校、家庭和中小企业中普及。
3D打印无(wú)需开模、一体成型(xíng)、生产(chǎn)周期(qī)短,特别适用于生产及快速交付结构复杂产品、小批量产品,因此被(bèi)广泛用于(yú)原型制作、定(dìng)制生产以及复杂(zá)零部件制造等(děng)领域。不(bú)过,3D打印也存在明显短(duǎn)板:3D打(dǎ)印机售价高、产品制(zhì)作时间长(zhǎng),不具备(bèi)规模经(jīng)济性,大批量产(chǎn)品的生产(chǎn)成本明显高于传统加工(gōng)方式;打印材料(liào)价(jià)格较高,种类非(fēi)常有限(xiàn),材料强度、加工精度等(děng)方(fāng)面与传统(tǒng)精(jīng)密加工方式仍存差距。总体来看(kàn),3D打印与传统制造工(gōng)艺(yì)各(gè)有千秋,二(èr)者不(bú)是替代(dài)关系,未来(lái)应在各自擅长的(de)领域发挥作用。
3D打印被视为引领(lǐng)新一(yī)轮科技(jì)革(gé)命和产业变革的核心技术之一(yī),发(fā)展前景广阔。随着经济发展和生活水平提(tí)高,消费者更加追求(qiú)个性化的需求(qiú),3D打印将(jiāng)与机器人、人工智(zhì)能等技(jì)术一(yī)起,提高制造业生产线(xiàn)的柔性化(huà)程度,以(yǐ)更低成本生产定制产品,推动制造(zào)业生产方式由大(dà)规(guī)模生(shēng)产向个性化定(dìng)制转变。同时,凭借节(jiē)约仓储和物流成本(běn)、快速(sù)响应本地市场的优势(shì),3D打印将推动(dòng)制造业向本地制(zhì)造模式发展(zhǎn)。此外,3D打印教育深(shēn)入推(tuī)广(guǎng)将(jiāng)会(huì)推动创客运动的兴起,家庭打印(yìn)机、小型3D打印(yìn)店更加普及,人(rén)们将能够制(zhì)造自(zì)己设计的产品。未来,随着3D打印(yìn)机、材料和后处理技(jì)术的发展(zhǎn),3D打印的应用领域将不断扩大。