第二节　3D打印的特色

3D打印技术最突出的优点是不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，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。

与传统技术相比，三维打印技术还有如下优势：通过摒弃生产线而降低了成本；大幅减少了材料浪费；而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的结构形状，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器等；另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效地生产出单个物品。

三维打印技术还有其他重要的优点。大多数金属和塑料零件为了生产而设计，这就意味着它们会非常笨重，并且含有与制造有关但与其功能无关的剩余物。在三维打印技术中，原材料只为生产所需要的数量，借用三维打印技术，可以使生产出的零件更加精细且轻盈。

三维打印技术排除了使用工具加工、机械加工和手工加工，而且改动技术细节的效率极高。传统的制造技术（铸造、锻压、车、铣、刨、磨、钳、电火花等），由于受到加工工艺的束缚，往往产生不必要的结构导致零件笨重，例如，为确保浇注流动性，使铁（钢）水充满砂型，设计铸造零件的壁厚应大于6mm，壁厚力求均匀且拐角应圆滑过渡，设计拔模斜度，钻孔底部必须按钻头角度设计成120°等，如图1-8所示。

而3D打印可以不必考虑各种传统加工手段，不必考虑模具、刀具等，几乎是“所想即所得”。如图1-9所示的零件，由于内外结构形状比较复杂，靠传统加工手段难以实现，而采用3D打印手段，由于是层层堆积而成的“增材”过程，对结构简单和复杂的零部件是“一视同仁”的。图1-10所示的是该零件的几个打印时态。

优势1：制造复杂物品不增加成本

就传统制造而言，物体形状越复杂，制造成本越高。对3D打印机而言，制造形状复杂的物品，成本不增加，制造一个形状复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能或成本。制造复杂物品而不增加成本，将打破传统的定价模式，并改变我们计算制造成本的方式。

优势2：产品多样化不增加成本

一台3D打印机可以打印许多形状，它可以像工匠一样每次都做出不同形状的物品。传统的制造设备功能较少，能加工出的形状种类有限。3D打印省去了培训机械师或购置新设备的成本，一台3D打印机只需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料。

优势3：不需组装

3D打印能使部件一体化成型。传统的大规模生产建立在组装线基础上，机器生产出相同的零部件，然后由机器人或工人组装。产品组成部件越多，组装耗费的时间和成本就越多。而3D打印机通过分层制造可以同时打印出部件中需配合的所有零件，如图1-11所示，不需要组装。省略组装也就缩短了供应链。

优势4：零时间交付

3D打印机可以按需打印，即时生产减少了企业的实物库存，企业可以根据客户订单使用3D打印机“量身定制”以满足客户需求，所以新的商业模式将成为可能。如果人们所需的物品按需就近生产，零时间交付式生产能最大限度地减少长途运输的成本。

优势5：设计空间无限

传统制造技术和工匠制造的产品形状有限，能制造出的形状受制于所使用的工具。3D打印机可以突破这些局限，开辟巨大的设计空间，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状。

优势6：零技能制造

传统工匠需要当几年学徒才能掌握所需要的技能。批量生产和计算机控制的制造机器降低了对技能的要求，然而传统的制造机器仍然需要熟练的专业人员进行机器调整和校准。而3D打印机从设计文件里获得各种指示，做同样复杂的物品，3D打印机所需要的操作技能比注塑机少。非技能制造开辟了新的商业模式，并能在远程环境或极端情况下为人们提供新的生产方式。

优势7：不占空间，便携制造

就单位生产空间而言，与传统制造机器相比，3D打印机的制造能力更强。例如，注塑机只能制造比自身小很多的物品，而3D打印机可以制造和其打印台一样大的物品。3D打印机调试好后，打印设备可以自由移动，打印机可以制造比自身还要大的物品。较高的单位空间生产能力使得3D打印机适合家用或办公使用，因为它们所需的物理空间小。

优势8：减少废弃副产品

与传统的金属制造技术相比，3D打印机制造金属时产生较少的副产品。传统金属加工的浪费量惊人，90%的金属原材料被丢弃在工厂车间里。3D打印制造时金属浪费量较少。随着打印材料的进步，“净成形”制造可能成为更环保的加工方式。

优势9：材料无限组合

对当今的制造机器而言，将不同原材料结合成单一产品是件难事，因为传统的制造机器在切割或模具成型过程中不能轻易地将多种原材料融合在一起，随着多材料3D打印技术的发展，我们有能力将不同原材料融合在一起，以前无法混合的原料混合后将形成新的材料，这些材料色调种类繁多，具有独特的属性或功能。

优势10：精确的实体复制

数字音乐文件可以被无数次复制，音频质量并不会下降。未来，3D打印将数字精度扩展到实体世界。扫描技术和3D打印技术将共同提高实体世界和数字世界之间形态转换的分辨率，我们可以扫描、编辑和复制实体对象，创建精确的副本或优化原件。