全球工業(yè)正在經(jīng)歷第三次工業(yè)革命，與以往不同，本次革命對制造業(yè)的發(fā)展也會帶來巨大影響，其中一類最重要的新技術就是快速成型技術，快速成型技術大致可分為7大類，包括立體印刷、疊層實體制造、選擇性激光燒結、熔融沉積成型、三維焊接、三維打印、數(shù)碼累積成型等。
    美國白宮發(fā)表了一份聲明，宣布美國政府部門將聯(lián)合私營部門共同出資建立制造業(yè)創(chuàng)新研究所，以扶持美國制造業(yè)和鼓勵企業(yè)在本土投資。而研究所建立后的主要任務將是研發(fā)3D打印技術。
    美國國防部、能源部和商務部等5家政府部門將共同出資4500萬美元，首筆資金為3000萬美元;由俄亥俄州、賓夕法尼亞州和西弗吉尼亞州的企業(yè)、學校和非營利性組織組成的聯(lián)合團體將出資4000萬美元。
    據(jù)國際模協(xié)秘書長羅百輝介紹，快速制造思想產生于上世紀80年代。1992年，美國DTM公司(現(xiàn)已并入美國3DSystems公司)研制成功世界第一臺采用粉末材料的激光快速制造裝備。美國、德國、日本等國的制造企業(yè)將之用于蠟、砂型的快速制造，大大提升了傳統(tǒng)鑄造工藝的技術水平。
    3D打印技術源于上世紀
    當下發(fā)展中國家的勞動力成本正逐年上升，要在新一輪競爭中勝出，得靠技術創(chuàng)新優(yōu)勢3D打印又稱增材制造技術，3D打印技術的核心制造思想最早起源于19世紀末的美國，到20世紀80年代后期3D打印技術發(fā)展成熟并被廣泛應用。
    100多年前美國研究照相雕塑和地貌成形技術，也就是發(fā)展到今天的快速成型。它的最早的3d打印機,把數(shù)據(jù)和原料放進3D打印機中，機器會按照程序把產品一層層造出來。打印出的產品，可以即時使用。美國科學家發(fā)明了一種可打印出三維效果的打印機，并已將其成功推向市場。普通打印機能打印一些報告等平面紙張資料。而這種最新發(fā)明的打印機，它不僅使立體物品的造價降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來3D打印機的應用將會更加廣泛。
    隨著3D打印技術的發(fā)展和激光技術的進步，研究人員開始嘗試用該技術將金屬材料直接制造成零件。3D打印更適合制造快速成型的產品，如一些精巧的工藝品。在大批量生產方面，還須依靠傳統(tǒng)制造。
    今年，中國首家3D打印照相體驗館也在西安面向公眾開放了。之所以說是開放，不是開業(yè)，是因為目前并非商業(yè)行為，而是西安非凡士機器人科技有限公司(EliteRobotics)的3D打印體驗館的體驗項目。非凡士是一家成立于2011年9月，位于西安高新區(qū)創(chuàng)業(yè)園內，致力于教育、科研與家用機器人的研究、開發(fā)和銷售，并提供機器人相關集成技術服務和領先解決方案的公司。
    該公司使用的是MakerBotReplicator?3D打印機，非凡士的舉動醉翁之意不于經(jīng)營3D打印照相館，而在于推廣Makerbot公司的3D打印機。他們已成為美國MakerBot公司的中國代理商，將面向全國銷售MakerBot3D打印機。
    用3D打印機打印人像先得拍照，顧客要站在白色布景前，攝影師通過三維掃描儀將真人進行360度掃描，得到全身數(shù)據(jù)后建立3D打印文件，打印機將按照數(shù)據(jù)，分毫不差地將人像“還原”。由于耗時長、材料貴，因此，3D打印人像價格不菲。盡管如此，每個月仍有三四十位顧客來體驗這種新的打印技術。
    3D打印技術并非新興產物，它被稱為“上上個世紀的思想，上個世紀的技術，這個世紀的市場”。盡管3D打印技術早已產生，但在國內認知度的提升卻是近一年的事。3D打印技術在全球的推廣正以驚人速度在增長。在《環(huán)球科學》雜志2013年一月刊中評選出2012年最值得銘記、對人類社會產生影響最為深遠的十大新聞，“3D打印”位列第九，理由是“3D打印將在制造業(yè)和科研領域引發(fā)一場革命”。
    3D打印簡史
    1986年，CharlesHull開發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機。
    1993年，麻省理工學院獲3D印刷技術專利。
    1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權并開始開發(fā)3D打印機。
    2005年，市場上首個高清晰彩色3D打印機SpectrumZ510由ZCorp公司研制成功。
    2010年11月，世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。
    2011年6月6日，發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼。
    2011年7月，英國研究人員開發(fā)出世界上第一臺3D巧克力打印機。
    2011年8月，南安普敦大學的工程師們開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機。
    2012年11月，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織。
    3D打印有望成為新一輪工業(yè)革命的領導者
    利用3D打印技術改善藝術及生活的例子屢見不鮮。例如荷蘭時尚設計師IrisvanHerpen展示了它的服裝設計作品，這些服裝作品全部使用3D打印機一次成型。通過3D打印技術制造的服裝，突破了傳統(tǒng)服裝剪裁的限制，幫助設計師完整地展現(xiàn)其靈感。而在Cornell大學的一個項目中，研究團隊制造了一臺3D打印機用于打印食物，展現(xiàn)了烹調的獨特方式。其優(yōu)勢在于能夠精確控制食物內部材料分布和結構，將原本需要經(jīng)驗和技術的精細烹調轉換為電子屏幕前的簡單設計。

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3D打印的出現(xiàn)，讓大家眼前一亮。衣服、汽車，甚至是飛機上的高端部件，都能打印。未來，只要能制造的東西，都能靠3D打印和4D打印，打印出來。3D打印，是挽救制造業(yè)的一把鑰匙，讓傳統(tǒng)制造業(yè)插上了信息化的翅膀。
    今天的3D技術，主要特指基于電腦和互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化立體技術。3D打印機出現(xiàn)在上世紀90年代中期，是利用光固化和紙層疊等技術的快速成型裝置，把計算機上的藍圖變成實物，在成本、速度和精確度上都遠勝于傳統(tǒng)制造技術，其工作原理是將一項設計物品轉化為3D數(shù)據(jù)，然后采用分層加工、疊加成形，即通過逐層增加材料來“打印”成3D實體。與傳統(tǒng)的材料加工技術完全不同，3D打印具有仿真性強、速度快，價格便宜，高易用性等優(yōu)點，是對傳統(tǒng)制造業(yè)的顛覆性變革。有人甚至將3D打印機看成是第三次工業(yè)革命的影子，與蒸汽機和電力相提并論。
    從消費市場來說，傳統(tǒng)的大批量制造生產幾乎能提供任何人們最基本的吃穿住行玩等消費產品，但是這些產品都是標準化的，千篇一律，手工生產的個性化產品雖然地道，品質精良，內涵豐富，但耗時巨大。而3D打印技術既可滿足人們越來越苛刻的對個性化產品的追求欲，還可大大提高生產效率。
    從人力成本來說，一個技術工人可看管數(shù)臺3D打印機，就像紡織工人看管織布機一樣，而勞動效率卻有數(shù)倍甚至數(shù)十倍的提高。正因為如此，美國政府捷足先登，將3D打印攬入懷中，試圖成為新一輪工業(yè)革命的領導者，繼續(xù)占據(jù)全球工業(yè)的制高點。
    3D打印產業(yè)開始掀起布局熱潮
    3D打印技術，可以在無需任何模具、刀具和工裝的情況下，以ABS、PP、PLA等高分子樹脂材料、光敏樹脂、橡膠、尼龍、冶金粉末、鈦合金等作為原材料，采用材料累加法，根據(jù)三維掃描并儲存在電腦中的CAD數(shù)據(jù)，在計算機驅動控制下，用激光熔融的方法將材料逐層堆積，最終形成三維實體產品，實現(xiàn)“無模制造”。
    專家表示，化工行業(yè)既為3D打印提供主要的原材料，也是其應用的重點行業(yè)之一。與傳統(tǒng)的制造模式相比，由于3D打印無需道具與加工模具等生產準備，即可實現(xiàn)任意復雜形狀零件原型制造，具有速度快、精度高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。同時，該技術可使用多種耗材制作各種產品，使新產品設計開發(fā)周期縮短數(shù)倍甚至數(shù)十倍，費用節(jié)省30%~50%，加工效率提高3~5倍，新品成功率顯著提高，產品開發(fā)成本和市場風險有效降低。
    據(jù)調查，成都高新機械工程學院和材料工程學院等，在數(shù)據(jù)分層軟件、成型軟件等領域已經(jīng)積累了一定的研究開發(fā)和人才培養(yǎng)成果；四川大學和西南交大則在3D打印應用技術方面有實踐經(jīng)驗，新材料產業(yè)則正是成都的優(yōu)勢主導產業(yè)。
材料在3D打印技術產業(yè)鏈條中恰恰是最關鍵的環(huán)節(jié)。盡管3D打印技術實現(xiàn)產業(yè)化仍需時日，但成都已經(jīng)具備了“搶跑”的產業(yè)基礎，在材料和航空航天領域都有較大的突破空間。
    據(jù)悉，今年1月底，中國3D打印技術產業(yè)聯(lián)盟已與成都雙流縣達成意向，擬共同出資5億在雙流建設3D打印技術產業(yè)創(chuàng)新中心，向成都及周邊地區(qū)的電子、汽車、機械設備等企業(yè)推廣3D打印技術。同時，四川大學也正積極與一家本土企業(yè)合作，準備利用3D技術研發(fā)打印水陸兩用汽車。
    而隨著成都首批重大產業(yè)技術路線圖及相關產業(yè)研究報告的出路，成都無疑將刮起一股更為迅猛的3D打印產業(yè)布局熱潮。
    在國內，北京已建立“中國工業(yè)設計技術服務聯(lián)盟”，整合了國內外39家從事打印技術的機構，培育設備供應企業(yè)。其中一家企業(yè)已推出萬元級3D打印機，2012年產品銷量達3000臺。
    在陜西，已成立了三維打印產業(yè)聯(lián)盟，其發(fā)展重點為低價位3D打印設備及醫(yī)療3D技術，并面向航天、超高飛行器方面作陶瓷材料的超前研發(fā)。
    在南京，正在規(guī)劃以企業(yè)為基礎平臺，聚集江蘇省內的高校資源，籌建省級“3D打印協(xié)同創(chuàng)新中心”、“3D打印技術研究院”、“3D打印服務體驗中心”等。
    3D打印改變未來制造模式
    在3D打印剛剛萌芽的時候，人們根本不會想到這種看似虛幻的想象力會有變成現(xiàn)實的一天。而如今，3D打印技術正在向著令人神往的方向發(fā)展，慢慢去一步步驗證著這一神奇。當然在現(xiàn)階段，3D打印技術還有很多局限性，但隨著技術的不斷完善，以及越來越多的人愿意去嘗試并創(chuàng)作，相信在未來，3D打印前景會大有可觀。
    對3D打印機而言，無論是生產一件產品還是生產機器能容納的最大量的產品，開動機器的成本都是一樣的。這就如同辦公室里的二維打印機，無論打印一張信箋還是更多的文件，一直打印到墨盒需要更換、紙張需補充為止，其打印的單位成本總是一樣的。
    越來越多的事實表明，3D打印機已不再是設計師和科學家的專屬機器，它已經(jīng)從實驗室和工廠逐漸走出來，并且走進學校和家庭，與我們每個普通人的生活息息相關。3D打印的衣服和鞋子已經(jīng)多次出現(xiàn)在全球各大時裝展，3D打印的餅干和蛋糕已經(jīng)成為一些家庭餐桌上最受歡迎的小點心，3D打印的咖啡桌和個性家具頗受年輕人的喜愛，而在自行車和汽車等交通工具的設計中也越來越多地體現(xiàn)出3D打印元素。從小朋友的“喜羊羊”牙刷和定制玩具，到父母的立體婚紗照，再到爺爺奶奶的助聽器和義齒，3D打印讓家庭中的每個成員都感到驚喜并從中受益。

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    目前3D打印機制作

3D產品需要提供3D制作圖才能進行制作，對于普通用戶來說可能比較困難，不過對于未來3D打印機來說，可能只需提供產品的多個角度的照片就可自行制作成3D制作圖，或者可以像《十二生肖》電影中，通過專業(yè)手套來進行掃描產品，之后再通過3D打印機來制作即可。另外，未來3D打印機也會在家庭中必備的家電產品，制作DIY產品都可以使用3D打印機來進行制作，未來3D打印機可以為家庭添色不少。
    隨著中國制造業(yè)勞動力成本上漲，基于3D打印技術和互聯(lián)網(wǎng)平臺的全球云制造模式將體現(xiàn)出更廉價、更快捷并且更綠色環(huán)保的優(yōu)勢，這將極有可能取代現(xiàn)有的中國制造模式。其次，3D打印的廣泛應用使得整個產品研發(fā)過程都可以在企業(yè)內部進行，這將使研發(fā)周期縮短并且很好地保護了設計方案。然而，對于大量依靠模仿而生存且缺乏原創(chuàng)設計力量的中國微小企業(yè)來說，這無疑是一個沉重的打擊。令人欣慰的是，在中國北京、西安、成都和武漢等城市，政府已經(jīng)陸續(xù)開始著手對3D打印相關產業(yè)進行布局和規(guī)劃，從設備研發(fā)、軟件設計、材料制備和技術服務等眾多環(huán)節(jié)全面鼓勵發(fā)展3D打印產業(yè)。希望中國能夠把握此次制造業(yè)轉型改革機遇，成為世界3D打印產業(yè)強國。
    3D打印技術正在遵循三步走的發(fā)展路線，逐漸從打印物體外形過渡到打印物體內部構成，最終發(fā)展到可以打印物體的高級功能和行為的階段，因此我們相信：在不遠的將來，每個人都可以在家中打印可通話的手機、爬來爬去的迷你機器人，以及其他新奇好玩的電子產品。