詳析3D打印、快速成型與快速制造技術(shù)

　　傻傻分不清楚——3D打印、快速成型與快速制造技術(shù)解析當(dāng)前，3D打印、3D打印機(jī)、三維打印、快速成型、快速制造、數(shù)字化制造這些名詞，如同一股旋風(fēng)，仿佛一夜之間就在學(xué)術(shù)界、政界、傳媒界、金融界、制造界掀起了巨瀾。然而至今還沒(méi)有一篇文章能夠全面、完整地對(duì)這些名詞進(jìn)行解析，讓人們真正認(rèn)識(shí)和了解“什么是3D打印”、“什么是快速制造”。

　　解析一：概念

　　快速成型（Rapid Prototyping，簡(jiǎn)稱RP），誕生于20世紀(jì)80年代后期，是基于材料堆積法的一種新型技術(shù)，被認(rèn)為是近20年來(lái)制造領(lǐng)域的一個(gè)重大成果。它集機(jī)械工程、CAD、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)于一身，可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，從而為零件原型制作、新設(shè)計(jì)思想的校驗(yàn)等方面提供了一種高效低成本的實(shí)現(xiàn)手段。目前國(guó)內(nèi)傳媒界習(xí)慣把快速成型技術(shù)叫做“3D打印”或者“三維打印”，顯得比較生動(dòng)形象，但是實(shí)際上，“3D打印”或者“三維打印”只是快速成型的一個(gè)分支，只能代表部分快速成型工藝。

　　快速制造（Rapid Manufacturing，簡(jiǎn)稱RM），有狹義和廣義之分，狹義上是基于激光粉末燒結(jié)快速成型技術(shù)的全新制造理念，實(shí)際上屬于RP快速成型技術(shù)的其中一個(gè)分支，它是指從電子數(shù)據(jù)直接自動(dòng)地進(jìn)行快速的、柔性并具有較低成本的制造方式。快速制造它與一般的快速成型技術(shù)相比，在于可以直接生產(chǎn)最終產(chǎn)品，能夠適應(yīng)從單件產(chǎn)品制造到批量的個(gè)性化產(chǎn)品制造;而廣義上，RM快速制造可以包括“快速模具”技術(shù)和CNC數(shù)控加工技術(shù)在內(nèi)，因此可以與RP快速成型技術(shù)分庭抗禮，各擅勝場(chǎng)。

　　國(guó)際上喜歡用“Additive Manufacturing”（簡(jiǎn)稱AM）來(lái)囊括RP和RM技術(shù)，國(guó)內(nèi)翻譯為增量制造、增材制造或添加制造。2009年美國(guó)ASTM成立了F42委員會(huì)，將AM定義為： “Process of joining mat-erials to make objects from 3d model data， usua-lly layer upon layer， as opposed to subtractive manufacturing methodologies.” 即：一種與傳統(tǒng)的材料去處加工方法截然相反的，通過(guò)增加材料、基于三維CAD模型數(shù)據(jù)，通常采用逐層制造方式，直接制造與相應(yīng)數(shù)學(xué)模型完全一致的三維物理實(shí)體模型的制造方法。

　　解析二：幾種主流快速成型工藝的成型原理及優(yōu)缺點(diǎn)

　　1. 激光光固化（SLA——Stereolithography）

　　該技術(shù)以光敏樹(shù)脂為原料，將計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光按預(yù)定零件各分層截面的輪廓為軌跡對(duì)液態(tài)樹(shù)脂連點(diǎn)掃描，便被掃描區(qū)的樹(shù)脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)，從而形成零件的一個(gè)薄層截面。當(dāng)層固化完畢，移動(dòng)工作臺(tái)，在原先固化好的樹(shù)脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹(shù)脂以便進(jìn)行下一層掃描固化。新固化的一層牢固地粘合在前一層上，如此重復(fù)直到整個(gè)零件原型制造完畢。美國(guó)3DSYSTEMS 公司是最早推出這種工藝的公司。該項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)是精度和光潔度高，但是材料比較脆，運(yùn)行成本太高，后處理復(fù)雜，對(duì)操作人員要求較高。適合驗(yàn)證裝配設(shè)計(jì)過(guò)程中用。

　　2. 三維打印成型（3DP——3Dimension Printer）

　　其最大特點(diǎn)是小型化和易操作，多用于商業(yè)、辦公、科研和個(gè)人工作室等環(huán)境。而根據(jù)打印方式的不同，3DP三維打印技術(shù)又可以分為熱爆式三維打?。ù恚好绹?guó)3D Systems公司的 Zprinter系列——原屬ZCorporation公司，已被3D Systems公司收購(gòu)）、壓電式三維打?。ù恚好绹?guó)3D Systems公司的ProJet系列和前不久被Stratasys公司收購(gòu)的以色列Objet公司的三維打印設(shè)備）、DLP投影式三維打?。ù恚旱聡?guó) Envisiontec公司的Ultra、Perfactory系列）等。

　　熱爆式三維打印工藝的原理是將粉末由儲(chǔ)存桶送出一定分量，再以滾筒將送出之粉末在加工平臺(tái)上鋪上一層很薄的原料，打印頭依照3D 電腦模型切片后獲得的二維層片信息噴出站著劑，粘住粉末。做完一層，加工平臺(tái)自動(dòng)下降一點(diǎn)，儲(chǔ)存桶上升一點(diǎn)，刮刀由升高了的儲(chǔ)存桶把粉末推至工作平臺(tái)并把粉末推平，如此循環(huán)便可得到所要的形狀。該項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)是速度快（是其他工藝的6倍），成本低（是其它工藝的1/6）。缺點(diǎn)是精度和表面光潔度較低。 Zprinter系列是全球唯一能夠打印全彩色零件的三維打印設(shè)備。

　　壓電式三維打印，類(lèi)似于傳統(tǒng)的二維噴墨打印，可以打印超高精細(xì)度的樣件，適用于小型精細(xì)零件的快速成型。相對(duì)SLA，設(shè)備維護(hù)更加簡(jiǎn)單;表面質(zhì)量好，Z軸精度高。

　　DLP投影式三維打印工藝的成型原理是利用直接照燈成型技術(shù)（DLPR）把感光樹(shù)脂成型，CAD的數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行分層及建立支撐，再輸出黑白色的Bitmap檔。每一層的Bitmap檔會(huì)由DLPR投影機(jī)投射到工作臺(tái)上的感光樹(shù)脂，使其固化成型。DLP投影式三維打印的優(yōu)點(diǎn)： 利用機(jī)器出廠時(shí)配備的軟件，可以自動(dòng)生成支撐結(jié)構(gòu)并打印出完美的三維部件。相比于快速成型領(lǐng)域其他的設(shè)備，獨(dú)有的voxelisation專利技術(shù)保證了成型產(chǎn)品的精度與表面光潔度。

　　3. 熔融沉積造型（FDM——Fused Deposition Modeling）

　　FDM工藝，也叫擠出成型，關(guān)鍵是保持半流動(dòng)成型材料剛好在熔點(diǎn)之上（通?？刂圃诒热埸c(diǎn)高1 0C左右）。 FDM噴頭受CAD分層數(shù)據(jù)控制使半流動(dòng)狀態(tài)的熔絲材料（絲材直徑般在1.5mm 以上）從嘖頭中擠壓出來(lái)，凝固形成輪廓形狀的薄層，一層疊一層最后形成整個(gè)零件模型。美國(guó)3DSYSTEMS 公司的BFB系列和Rapman系列產(chǎn)品全部采用了FDM技術(shù)，其工藝特點(diǎn)是直接采用工程材料ABS 、PC等材料進(jìn)行制作，適合設(shè)計(jì)的不同階段。缺點(diǎn)是表面光潔度較差。

　　熔融擠壓3D打印機(jī)樣品

　　4. 造擇性激光燒結(jié)（SLS——Se1ected Laser Sintering）

　　該法采用C02激光器作能源，目前使用的造型材料多為各種粉未材料。在工作臺(tái)上均勻鋪上一層很薄的（100μ-200μ） 粉未，激光束在計(jì)算機(jī)控制下按照零件分層輪廓有選擇性地進(jìn)行燒結(jié)，一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)。全部燒結(jié)完后去掉多余的粉未，再進(jìn)行打磨、烘干等處理便獲得零件。目前，工藝材料為尼龍粉及塑料粉，還有使用金屬粉進(jìn)行燒結(jié)的。德國(guó)EOS公司的P系列塑料成型機(jī)和M系列金屬成型機(jī)產(chǎn)品，是全球最好的SLS技術(shù)設(shè)備。

　　SLS技術(shù)既可以歸入快速成型的范疇，也可以歸入快速制造的范疇，因?yàn)槭褂肧LS技術(shù)可以直接快速制造最終產(chǎn)品。

　　4.多層激光熔覆（DED，Direct Metal Deposition）

　　相當(dāng)于多層激光熔覆，利用激光或其它能源在材料從噴嘴輸出時(shí)同步熔化材料，凝固后形成實(shí)體層，逐層疊加，最終形成三維實(shí)體零件。DED的成型精度較低，但是成型空間不受限制，因而常用于制作大型金屬零件的毛坯。

　　5.薄板層壓成型（LOM，Layered Object Manufacturing）

　　基本原理：利用激光等工具逐層切割、堆積薄板材料，最終形成三維實(shí)體。利用紙板、塑料板和金屬板可分別制造出木紋狀零件、塑料零件和金屬零件。各層紙板或塑料板之間的結(jié)合常用粘接劑實(shí)現(xiàn)，而各層金屬板直接的結(jié)合常用焊接（如熱釬焊、熔化焊或超聲焊接）和螺栓連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。最大缺點(diǎn)：做不了太復(fù)雜的零件，材料范圍很窄，每層厚度不可調(diào)整，精度有限。

　　解析三：幾種主流的快速制造工藝的原理及優(yōu)缺點(diǎn)

　　1. 造擇性激光燒結(jié)（SLS——Se1ected Laser Sintering）

　　使用SLS設(shè)備，可以直接制造金屬模具和注塑模具的異形熱流道系統(tǒng)，其硬度可達(dá)較高洛氏硬度，性能達(dá)到鍛件級(jí)別， 也可以直接制造特殊、復(fù)雜功能零件。正是由于SLS技術(shù)的小批量特殊、復(fù)雜功能件的快速制造能力，且可以多個(gè)零件一次性成型制造，實(shí)現(xiàn)多品種、個(gè)性化的小批量快速制造，使該種技術(shù)在航空航天、軍工、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試和開(kāi)發(fā)、醫(yī)療領(lǐng)域得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。

　　2. 真空灌注成型快速模具（VCM——Se1ected Laser Sintering）

　　也叫“真空注型復(fù)模”，即利用原有的樣板， 在真空狀態(tài)下制作出硅膠模具，并在真空狀態(tài)下采用PU 材料進(jìn)行澆注，從而克隆出與原樣板相同的復(fù)制件，是一種最常用的快速模具技術(shù)，通過(guò)這種技術(shù)，可以生產(chǎn)出滿足各種功能特性的類(lèi)似工程塑料的產(chǎn)品，同時(shí)可以進(jìn)行小批量生產(chǎn)。

　　一般一套VCM硅膠模具可以復(fù)制20套產(chǎn)品，尤其適合中小型、精細(xì)件的復(fù)制，比如儀器儀表、汽車(chē)零配件制造行業(yè)。這種加工工藝可以滿足在產(chǎn)品試制過(guò)程中的應(yīng)用，時(shí)間短，成本低，速度快。

　　通常工藝流程是：3DP/SLA快速成型（手板、原型制作）-----VCM真空注型機(jī)（快速模具制作）------小批量復(fù)制、生產(chǎn)

　　3. 低壓反應(yīng)注射成型 （Reaction Injection Moulding，RIM）

　　又名“低壓灌注”，是應(yīng)用于快速模制品生產(chǎn)的一項(xiàng)新工藝，它將雙組份聚氨酯材料經(jīng)混合后，在常溫、低壓環(huán)境下注入快速模具內(nèi)，通過(guò)材料的聚合、交聯(lián)、固化等化學(xué)和物理過(guò)程形成制品。由于所用原料是液體，用較小壓力即能快速充滿模腔，所以降低了合模力和模具造價(jià)，特別適用于生產(chǎn)大尺寸、大面積的制件，比如汽車(chē)保險(xiǎn)杠、儀表臺(tái)、尾翼等?！∫惶識(shí)IM模具可以復(fù)制200件產(chǎn)品，已在汽車(chē)研發(fā)試制、儀器儀表、雕塑創(chuàng)意、建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域得到運(yùn)用。

　　一般工藝流程是：SLS/CNC快速成型（手板、原型制作）------RIM快速模具制作------注射成型（小批量復(fù)制、生產(chǎn)）

　　4. 數(shù)控機(jī)床（Computer Numerical Control，CNC）

　　CNC是一種由程序控制的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，通過(guò)計(jì)算機(jī)將其譯碼，從而使機(jī)床執(zhí)行規(guī)定好了的動(dòng)作，通過(guò)刀具切削將毛坯料加工成半成品成品零件。自從1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床以來(lái)，數(shù)控機(jī)床在制造工業(yè)，特別是在汽車(chē)、航空航天、以及軍事工業(yè)中被廣泛地應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)無(wú)論在硬件和軟件方面，都有飛速發(fā)展。（來(lái)自百度百科）

　　CNC相比于傳統(tǒng)機(jī)床，它具備數(shù)字化、高效、批量化的特點(diǎn)，除了結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的工件，基本都能應(yīng)付，因此雖說(shuō)不是嚴(yán)格意義上的快速成型技術(shù)，但是業(yè)界通常還是把它歸入快速制造的范疇。

　　解析四：為什么國(guó)內(nèi)外政府都要大力推進(jìn)快速成型與快速制造技術(shù)的發(fā)展

　　奧巴馬在2011年底和2012年4月，兩次在公開(kāi)演講會(huì)上大力提倡快速成型和快速制造技術(shù)，把人工智能、3D 打印、機(jī)器人視為重振美國(guó)制造業(yè)的三個(gè)重要支柱，認(rèn)為可以憑借這幾項(xiàng)技術(shù)，使制造業(yè)“重歸美國(guó)”。隨后美國(guó)的3D 打印產(chǎn)業(yè)得到政府扶持。美國(guó)國(guó)防部、能源部和商務(wù)部等5 家政府部門(mén)將共同出資4500 萬(wàn)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(xué)校和非營(yíng)利性組織組成的聯(lián)合團(tuán)體將出資4，000 萬(wàn)美元，在俄亥俄州建立了一所由政府部門(mén)和私營(yíng)部門(mén)共同出資的制造業(yè)創(chuàng)新研究所——美國(guó)國(guó)家增材制造創(chuàng)新學(xué)會(huì)（National Additive Manufacturing Innovation Institute），研發(fā)3D 打印技術(shù)。

　　2012年6月11日，溫家寶總理在中國(guó)科學(xué)院第十六次院士大會(huì)和中國(guó)工程院第十一次院士大會(huì)上的講話也表明的中國(guó)政府的密切關(guān)注：美歐學(xué)者近期預(yù)言稱，一種建立在互聯(lián)網(wǎng)和新材料、新能源相結(jié)合基礎(chǔ)上的第三次工業(yè)革命即將來(lái)臨，它以“制造業(yè)數(shù)字化”為核心，將使全球技術(shù)要素和市場(chǎng)要素配置方式發(fā)生革命性變化。一些專家認(rèn)為，美德等國(guó)已取得先導(dǎo)性技術(shù)突破，有可能占據(jù)此次革命的制高點(diǎn)，重新劃分全球分工?？梢钥隙ǖ氖?，新科技革命將依賴現(xiàn)代化進(jìn)程和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的強(qiáng)大需求拉動(dòng)，也必將與新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加密切融合、互相促進(jìn)。

　　美國(guó)《時(shí)代》周刊已將3D打印產(chǎn)業(yè)列為“美國(guó)十大增長(zhǎng)最快的工業(yè)”，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志則認(rèn)為它將與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)實(shí)現(xiàn)新的工業(yè)革命。

　　中國(guó)政府和美國(guó)政府如此重視3D打印，究其原因，不外乎以下幾點(diǎn)：

　　1. 消費(fèi)模式的變化導(dǎo)致了工業(yè)制造模式的變化

　　原先人類(lèi)的消費(fèi)模式是受工業(yè)制造方式的影響的，市面上出售什么，人類(lèi)就消費(fèi)什么，別無(wú)他想;第一次和第二次工業(yè)制造革命，使人類(lèi)從最早的全手工、自給自足的生產(chǎn)消費(fèi)模式跳躍式到了產(chǎn)品急劇豐富、全球化流通的階段，到如今已經(jīng)是供大于求，人們的消費(fèi)反過(guò)來(lái)可以影響制造了;而現(xiàn)如今的人開(kāi)始厭棄大批量、無(wú)個(gè)性制造出來(lái)的東西，更青睞個(gè)性化的產(chǎn)品，這種產(chǎn)品往往具備個(gè)性化、定制化、多樣化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的、費(fèi)時(shí)長(zhǎng)久的開(kāi)模制造方式是無(wú)法適應(yīng)這種新的消費(fèi)潮流了，于是，快速成型和快速制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。相比生產(chǎn)大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的模具制造，3D打印可以在一定約束下隨意生產(chǎn)制作個(gè)性化產(chǎn)品，可稱之為“大規(guī)模定制制造模式”，是以互聯(lián)網(wǎng)為支撐的智能化大規(guī)模定制的方式，或者是“分散生產(chǎn)，就地銷(xiāo)售”方式，標(biāo)志著個(gè)性化消費(fèi)時(shí)代的到來(lái)。

　　從前，消費(fèi)者都是在店里挑選、購(gòu)買(mǎi)已經(jīng)生產(chǎn)好的商品，現(xiàn)在則可以根據(jù)各自的需求，在“3D打印店”定制，邊生產(chǎn)邊體驗(yàn)，及時(shí)獲得自己喜歡的產(chǎn)品。

　　2. 快速成型和快速制造相比傳統(tǒng)模具制造優(yōu)勢(shì)明顯

　　快速成型技術(shù)是不受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和形狀的限制的，任何復(fù)雜的造型和結(jié)構(gòu)，只要有CAD數(shù)據(jù)，都可以輕松完成，這樣就給個(gè)性化、定制化提供了可能性;而且使用快速成型技術(shù)和快速制造技術(shù)，是不需要開(kāi)模具的，實(shí)現(xiàn)了無(wú)?；圃欤墒剐庐a(chǎn)品研制的成本下降為傳統(tǒng)方式的1/3-1/5 ，周期縮短為1/5-1/10 。再加上快速成型和快速制造設(shè)備大部分可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、24小時(shí)不間斷加工，也就為廠商節(jié)約了人工成本，提高了生產(chǎn)效率。

　　快速成型和快速制造技術(shù)可以貫穿使用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、試制、小批量生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，而且無(wú)論是工業(yè)制造領(lǐng)域、教育領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、文物保護(hù)領(lǐng)域還是其他領(lǐng)域，大至一架飛機(jī)，小到一枚戒指，只要需要進(jìn)行實(shí)物打樣或者試制，都可以使用快速成型和快速制造技術(shù)，適用面非常廣泛。

　　快速成型和快速制造的后期輔助加工量大大減小，避免了委外加工的數(shù)據(jù)泄密和時(shí)間跨度，尤其適合一些高保密性的行業(yè)，如軍工、核電領(lǐng)域。

　　3D打印技術(shù)“打印”的產(chǎn)品是自然無(wú)縫連接的，一體成型，結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)固性和連接強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方法。

　　3. 未來(lái)制造業(yè)必須走低碳環(huán)保之路

　　“第三次工業(yè)革命”概念的真正興起和全球化傳播，與全球可持續(xù)發(fā)展面臨的壓力息息相關(guān)。具體來(lái)說(shuō)：一是至20世紀(jì)80年代，石油和其他化石能源的日漸枯竭，及隨之而來(lái)的全球氣候變化給人類(lèi)的持續(xù)生存帶來(lái)了危機(jī)。二是化石燃料驅(qū)動(dòng)的原有工業(yè)經(jīng)濟(jì)模式，不再能支撐全球的可持續(xù)發(fā)展，需要尋求一種使人類(lèi)進(jìn)入“后碳”時(shí)代的新模式?？焖俪尚秃涂焖僦圃旒夹g(shù)適逢其會(huì)，以綠色、節(jié)能、低碳、環(huán)保的全新姿態(tài)迅速得到了全球政府和機(jī)構(gòu)的認(rèn)可和信賴。

　　快速成型和快速制造采用的是加法式制造技術(shù)，區(qū)別與傳統(tǒng)的減法式、銑削式制造方式，基本上是生產(chǎn)多少重量的東西，所耗費(fèi)的也就是同等重量的材料，因此所耗費(fèi)的材料明顯減少;個(gè)性化定制以后也不產(chǎn)生產(chǎn)品庫(kù)存，可以在減少碳排放和原材料消耗的前提下，保持更高的生產(chǎn)效率。3D打印的原材料使用僅為傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的1/10，這在如今資源珍貴的時(shí)代無(wú)疑具備巨大優(yōu)勢(shì)。

　　4. 全球制造業(yè)未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)在于高附加值的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

　　在全球經(jīng)濟(jì)今天正邁向第三次工業(yè)革命以及經(jīng)濟(jì)疲軟的背景下，歐美國(guó)家開(kāi)始制定“再工業(yè)化”戰(zhàn)略——去掉低附加值的加工制造環(huán)節(jié)，對(duì)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行重構(gòu)，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)高附加值環(huán)節(jié)的再造，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)計(jì)創(chuàng)新，改變傳統(tǒng)制造業(yè)的制造模式，降低單位勞動(dòng)成本，提高其在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)提供大量就業(yè)機(jī)會(huì)?？焖俪尚秃涂焖僦圃斓娜遮叧墒鞛檫@一戰(zhàn)略提供了實(shí)實(shí)在在的條件。

　　原先的制造業(yè)是生產(chǎn)、加工環(huán)節(jié)制約著研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，新產(chǎn)品的研制從一開(kāi)始就需要考慮到最終能否被生產(chǎn)出來(lái);而快速成型和快速制造技術(shù)對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)沒(méi)有限制，只要能設(shè)計(jì)得出來(lái)，完成CAD建模，任何結(jié)構(gòu)和形狀都可以被生產(chǎn)出來(lái)，如此一來(lái)，工業(yè)設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)意和能量將被無(wú)限釋放，誰(shuí)具備突出的工業(yè)設(shè)計(jì)能力，誰(shuí)就將成為未來(lái)全球制造業(yè)的領(lǐng)頭羊，創(chuàng)造高額利潤(rùn)。

　　中國(guó)制造業(yè)，如果還是停留在國(guó)外設(shè)計(jì)、國(guó)內(nèi)制造或者來(lái)料加工的階段，那么未來(lái)只能在低附加值的加工制造環(huán)節(jié)上苦苦掙扎，因此，中國(guó)政府和制造業(yè)的有識(shí)之士都已經(jīng)開(kāi)始積極呼吁和大力傳播快速成型和快速制造技術(shù)，國(guó)內(nèi)的工業(yè)設(shè)計(jì)教育和產(chǎn)業(yè)也得到了越來(lái)越多的關(guān)注和重視。

　　解析五：目前制約快速成型與快速制造技術(shù)在中國(guó)普及的一些困難

　　在中國(guó)，除了中國(guó)政府在大力倡導(dǎo)快速成型和快速制造技術(shù)，也已經(jīng)有一些視野廣闊的業(yè)界人員在從事快速成型和快速制造設(shè)備的銷(xiāo)售、推廣工作，他們絕大部分是歐美快速成型和快速制造設(shè)備在中國(guó)的代理商，比如杭州的先臨三維，是德國(guó)、美國(guó)多家全球領(lǐng)先的快速成型和快速制造設(shè)備的授權(quán)經(jīng)銷(xiāo)商，而且他們自己建有快速制造服務(wù)中心，可以為有需要的人提供各種3D打印和小批量制造服務(wù)，可以說(shuō)是中國(guó)目前最專業(yè)、最大的3D打印技術(shù)集成服務(wù)商。

　　然而，快速成型與快速制造技術(shù)要在中國(guó)普及，尚需時(shí)日?？偨Y(jié)起來(lái)原因有：

　　1. 核心技術(shù)主要在歐美國(guó)家

　　快速成型和快速制造的核心技術(shù)都在德國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家手里，國(guó)內(nèi)從事該領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的企業(yè)還很少，主力多是一些高校和科研機(jī)構(gòu)，很多最新研究成果離產(chǎn)業(yè)化還有距離。

　　2. 專業(yè)級(jí)設(shè)備價(jià)格高昂

　　正是由于大多數(shù)快速成型與快速制造是進(jìn)口設(shè)備，導(dǎo)致價(jià)格居高不下，動(dòng)輒十幾萬(wàn)、上百萬(wàn)，一般消費(fèi)者難以承受。目前主要是高端制造、醫(yī)療、高校方面的購(gòu)買(mǎi)者居多。

　　3. 了解和認(rèn)識(shí)還不夠

　　國(guó)人對(duì)于快速成型與快速制造技術(shù)的認(rèn)識(shí)和了解基本處于起步階段，大致有個(gè)概念而已，盡管可能有需求，但是由于不知道應(yīng)該購(gòu)買(mǎi)哪種類(lèi)別、哪種型號(hào)的設(shè)備，而不得不謹(jǐn)慎觀望。

　　其實(shí)這一點(diǎn)不應(yīng)該成為快速成型與快速制造普及的阻礙，因?yàn)橄窈贾菹扰R三維這樣專業(yè)的設(shè)備提供商，他們都能夠根據(jù)客戶的需求為其量身定制一個(gè)合適的設(shè)備和材料方案，并提供全套售后裝機(jī)、培訓(xùn)和維護(hù)服務(wù)。

　　4. 材料種類(lèi)不夠豐富

　　快速成型機(jī)與快速制造設(shè)備所使用的材料，相比過(guò)去已經(jīng)豐富了很多，從光敏樹(shù)脂、ABS、類(lèi)ABS、蠟型、玻璃纖維等塑料類(lèi)材料，到不銹鋼、鋁合金、鐵鎳合金、鈷鉻鉬合金等金屬類(lèi)材料，從單色到全彩，從透明到半透明到不透明，形形色色。盡管如此，和我們傳統(tǒng)制造所使用的材料相比，還是有差距的?？焖俪尚团c快速制造材料的研制，未來(lái)潛力無(wú)限。

　　5. 成型件大部分不能作為最終產(chǎn)品

　　使用快速制造方式可以生產(chǎn)最終產(chǎn)品，比如使用德國(guó)EOS 的M系列金屬粉末燒結(jié)成型設(shè)備，是可以快速生產(chǎn)最終的金屬產(chǎn)品的，但是快速成型出來(lái)的東西往往只能作為原型件或者手板，還不是最終產(chǎn)品。

　　因此，當(dāng)前我們利用快速成型技術(shù)，通常都是和傳統(tǒng)模具制造技術(shù)相結(jié)合的，這也是值得大力推廣的一種現(xiàn)代制造方式：首先在產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)品試制階段，使用快速成型技術(shù)制作產(chǎn)品模型，進(jìn)行設(shè)計(jì)溝通、驗(yàn)證或者裝配測(cè)試;經(jīng)過(guò)多次的設(shè)計(jì)修改，然后快速成型出來(lái)一個(gè)最終的產(chǎn)品原型，用來(lái)輔助批量生產(chǎn)模具的開(kāi)發(fā)制造。

　　這種快速成型和傳統(tǒng)模具技術(shù)相結(jié)合的方式，具有多方面優(yōu)勢(shì)：

　　1）加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)進(jìn)度;

　　2）改善內(nèi)部和外部溝通，提前掌握最終產(chǎn)品的外觀和結(jié)構(gòu)，使設(shè)計(jì)更加合理;

　　3）大幅度提高模具開(kāi)發(fā)制造的成功率;

　　4）最終產(chǎn)品的品質(zhì)更好，能增加客戶滿意度;

　　5）節(jié)約成本，減少開(kāi)支，同時(shí)提高利潤(rùn)。

　　相比2D打印每年幾百億乃至上千億美元的市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，3D打印目前每年的市場(chǎng)空間只有幾億到十幾億美元，還是一個(gè)孕育中的市場(chǎng)。不過(guò)2011年2月的經(jīng)濟(jì)學(xué)家（The Economist）雜志說(shuō)道“3D打印技術(shù)可以廉價(jià)的成型從單品到成千上萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品，進(jìn)而破壞規(guī)模經(jīng)濟(jì)，正如那些3D打印公司所做到的那樣……正如 1450年的印刷術(shù)、1750年的蒸汽機(jī)和1950年的晶體管，當(dāng)時(shí)沒(méi)有人能正確的預(yù)見(jiàn)他們?cè)谖磥?lái)廣闊的應(yīng)用前景，沒(méi)有人能預(yù)測(cè)3D打印技術(shù)的長(zhǎng)期影響。 3D打印技術(shù)已經(jīng)到來(lái)了，它可能在未來(lái)破壞每一個(gè)它所觸及的領(lǐng)域。”