第三节　3D打印与传统工业

1．3D打印——助推万众创新

3D打印的工业应用，未来将变得平台化、智能化、系统化。它将不仅是研发流程和生产工艺中的单个环节、孤立技术的应用，而是对传统制造业的全面渗透和覆盖，甚至是商业模式的创新。3D打印与机器人、物联网、大数据、云计算等领域的结合也将更加密切，进而削减仓储成本，优化供应链管理，在打造“智能工厂”、构建“智能生产”、实现“智能物流”中扮演更重要的角色。此外，3D打印技术也将成为万千创客发挥创意、小型团队验证设计可行性、推动万众创新的重要助力。3D打印可以把人们眼前所看到的、脑中所想到的变为现实。

2．3D打印——颠覆性的制造技术

3D打印与传统制造业的最大区别在于产品成型的过程上。在传统的制造业中，整个制造流程一般需要经过开模具、铸造或锻造、切割、部件组装等过程。3D打印则免去了复杂的过程，不需模具，一次成型。因此，3D打印可以克服一些传统制造上无法达成的设计，制作出更复杂的结构。随着技术的不断进步，3D打印在铸造精度上已经可以与传统方式相媲美，但是在大规模生产上，3D打印目前仍无法获得规模经济，在成本上和效率上不具优势。因此，3D打印主要应用于个性化、小批量和高精度的产品制造上。个性化定制、小批量、多品种的需求应用中，3D技术的优势非常明显并且不可或缺，因为少了中间制作模具的环节，带来的是效率的提高、成本的降低和基于终端用户个性化需求的灵活性。

3D打印技术是典型的颠覆性技术，一台打印机可以“万能地”制造种类繁多的定制化产品，有时甚至直接打印成型而无须组装，图1-12所示的是高精度3D打印机一次打印成型的机构装配体，由于精度达到公差配合级别，成型的配合零件可以精确转动或移动。

图1-12　3D打印机一次打印成型的机构装配体

近代装备制造业经过数百年的积累和发展，形成了配套完善、功能齐全的产业基础；21世纪以来，传统制造业中不断引入新一代信息技术，正在向智能化、数字化和网络化的现代先进制造业转变。从技术上来说，3D打印技术有待未来突破自身的限制，但3D打印技术可与传统制造业技术互补，共同推进现代制造业的转型。此外，3D打印技术本身也在不断改进，不断有新的应用材料出现，应用领域也在逐步拓展。

3．3D打印与传统制造业优势互补

传统机械制造是基于削、钻、铣、磨、铸和锻等“减材”制造基本工艺的组合，工件的制造一般要经过多个工艺的组合才能完成。而3D打印技术秉承“分层制造，逐层叠加”的核心原理，是一体成型技术，一台3D打印机就可以完成整个工件的制造。从工业应用领域来看，目前3D打印适于小批量、造型复杂的非功能性零部件，大多在汽车、航天等领域内用于制造样件和模具等；而传统的机加工制造适用于大规模、需要量产的部件，并广泛应用在几乎所有领域。从使用的材料来分析，受制于技术的需要，3D打印技术目前使用的材料多为塑料、光敏树脂和金属粉末等材料，这与传统机加工可以使用几乎任何材料相比要少很多。但3D打印就像其技术特点一样，几乎不产生浪费，材料的利用率可超过95%；而传统制造，不同程度地要产生许多废料。

如今，3D打印技术已经在社会公众中引起了较大的反响，业界也有学者认为3D打印将在制造业掀起颠覆性的革命。

4．3D打印技术助力脱贫，将淤泥化为房屋

利用淤泥，配以一定的混凝土，再加入一种特殊的黏合剂，从而混合配置成了3D打印原材料。运用3D打印技术，可快速成型房屋，只需12～24h，即可打印出一幢60m2左右的房子，为居无定所的人提供一个温暖的家。图1-13所示的是一家3D打印公司仅用了24h建成的房屋的内、外景。

图1-13　3D打印出的房屋内、外景