3D打印技術(shù)，又稱"增材制造"技術(shù)，其核心理念與傳統(tǒng)材料加工方式截然不同。該技術(shù)基于三維CAD模型數(shù)據(jù)，通過(guò)逐層疊加材料的方式構(gòu)建物理實(shí)體，最終形成的實(shí)體模型與數(shù)學(xué)模型高度一致。3D打印技術(shù)覆蓋了產(chǎn)品生命周期前端"快速成型"及全周期"快速制造"相關(guān)的工藝、設(shè)備、技術(shù)及應(yīng)用，是CAD建模、激光技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、接口軟件、材料科學(xué)、數(shù)控技術(shù)、精密機(jī)械等多學(xué)科交叉的集成創(chuàng)新。

一、3D打印技術(shù)的核心特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

數(shù)字化制造：依托CAD等軟件將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到加工的全流程數(shù)字化控制。

分層制造：將三維結(jié)構(gòu)分解為二維分層結(jié)構(gòu)，通過(guò)逐層累積的方式完成制造，顯著提升工藝靈活性。

直接成型：復(fù)雜零件可通過(guò)"打印"一次成型，無(wú)需模具、裝配或拼接等傳統(tǒng)復(fù)雜工藝。

快速響應(yīng)：制造流程短且全自動(dòng)化，支持現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)生產(chǎn)，大幅縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。

二、當(dāng)前面臨的主要問(wèn)題

盡管3D打印技術(shù)已取得顯著進(jìn)展，但仍存在以下瓶頸：

材料限制：可印刷材料種類有限，是制約其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

設(shè)備精度：受技術(shù)發(fā)展階段限制，快速成型零件的精度與表面質(zhì)量尚無(wú)法滿足直接工程應(yīng)用需求，多用于原型驗(yàn)證。

成本優(yōu)勢(shì)：缺乏規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，3D打印在成本控制上尚未形成明顯優(yōu)勢(shì)。

知識(shí)產(chǎn)權(quán)：技術(shù)普及不僅改變生產(chǎn)與資源分配模式，更對(duì)現(xiàn)有知識(shí)產(chǎn)權(quán)規(guī)則提出挑戰(zhàn)。

操作門(mén)檻：依賴數(shù)字模型的生產(chǎn)方式要求用戶掌握CAD等設(shè)計(jì)工具，普通用戶仍面臨較高學(xué)習(xí)成本。

政策支持：技術(shù)研發(fā)需大量政府或產(chǎn)業(yè)資金投入，政策引導(dǎo)力度直接影響技術(shù)推廣速度。

三、應(yīng)用領(lǐng)域與市場(chǎng)影響

3.1 全球商業(yè)化進(jìn)展

據(jù)美國(guó)技術(shù)咨詢協(xié)會(huì)（Wohlers Associates）2012年報(bào)告，2011年全球3D打印行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)17.14億美元，市場(chǎng)滲透率約8%。報(bào)告保守估算3D打印潛在市場(chǎng)機(jī)會(huì)為214億美元；樂(lè)觀預(yù)測(cè)下，若市場(chǎng)滲透率僅1%，潛在規(guī)模仍達(dá)170億美元。行業(yè)年增長(zhǎng)率達(dá)29.4%，預(yù)計(jì)2015年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)37億美元，2019年突破65億美元。

中國(guó)3D打印技術(shù)起步較早，當(dāng)前已上升至國(guó)家戰(zhàn)略層面。政府通過(guò)系列發(fā)展規(guī)劃，重點(diǎn)支持高精尖領(lǐng)域3D打印核心技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化推廣。

3.2 典型應(yīng)用領(lǐng)域

3D打印技術(shù)適用于所有需要模型或原型的行業(yè)，目前已滲透至工業(yè)設(shè)計(jì)、文化藝術(shù)、機(jī)械制造、航空航天、軍事、建筑、家電、輕工、醫(yī)藥、雕塑、珠寶等多個(gè)領(lǐng)域，具體應(yīng)用可歸納為八大方向：

電子器件設(shè)計(jì)與制造；

制造工藝驗(yàn)證與裝配測(cè)試；

功能樣品制備及性能測(cè)試；

小批量快速工裝制造；

建筑結(jié)構(gòu)與裝飾效果評(píng)估；

科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)的實(shí)體可視化；

醫(yī)學(xué)與生物醫(yī)學(xué)工程應(yīng)用；

動(dòng)漫造型設(shè)計(jì)與效果驗(yàn)證。

3.3 對(duì)生產(chǎn)生活方式的變革

3D打印技術(shù)將從三方面重塑傳統(tǒng)制造模式：

工藝革新：顛覆"減材制造"邏輯，通過(guò)材料疊加減少浪費(fèi)，縮短加工周期；

技術(shù)融合：集成CAD/CAM、激光、光化學(xué)、控制、網(wǎng)絡(luò)及材料科學(xué)等多領(lǐng)域技術(shù)，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)升級(jí)；

模式轉(zhuǎn)型：打破第二次工業(yè)革命以來(lái)以流水線為代表的大規(guī)模生產(chǎn)模式，推動(dòng)制造業(yè)向個(gè)性化、定制化方向演進(jìn)。

隨著技術(shù)與商業(yè)應(yīng)用的深化，"大規(guī)模定制"將成為主流生產(chǎn)模式。3D打印與現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的融合將催生新產(chǎn)業(yè)細(xì)分與商業(yè)模式，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新動(dòng)能。其引發(fā)的產(chǎn)品技術(shù)、制造技術(shù)與管理技術(shù)變革，使企業(yè)能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，實(shí)現(xiàn)"遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)-本地生產(chǎn)-協(xié)同銷(xiāo)售"的新生產(chǎn)方式，從根本上改變傳統(tǒng)生產(chǎn)與商業(yè)模式。