3D打印机应用领域及发展前景

　　应用领域

　　3d打印技术可用于珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工(AEC)，汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，和许多其他领域。常常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型或者用于一些产品的直接制造，意味着这项技术正在普及。通过3D打印机也可以打印出食物，是3D打印机未来的发展方向。

　　航天科技

　　GE中国研发中心的工程师们仍在埋头研究3D打印技术。

　　就在这之前，他们刚刚用3D打印机成功“打印”出了航空发动机的重要零部件。与传统制造相比，这一技术将使该零件成本缩减30%、制造周期缩短40%。来不及庆祝这一喜人成果，他们就又匆匆踏上了新的征程。鲜为人知的是，他们已经“秘密”研发3D打印技术十年之久了。

　　一位叫Jim Smith的工程师又通过3D打印技术造出了世界首艘3D打印皮划艇，并且成功下水。

　　这艘“皮划艇”是他花费了42天时间，使用一台自制大型3D打印机打造的。它身长5米，由28块彩色ABS塑料组装而成，每个部件都是由3D打印机制作，然后再用螺栓固定在一起。

　　制造的过程看似简单，其实颇费功夫。从开始规划到制造完成花了Smith近6年的时间，下水前的最后调整也花费了40天。这艘成品长5.08米，宽0.52米，总重量为29.29公斤，其中ABS部分重26.48公斤，黄铜螺纹部件重0.86公斤，螺栓重2.068公斤，总造价只有500美元。

　　3D打印技术已经日趋成熟，未来人们用它来造房子、造汽车，甚至更多东西也不无可能。

　　音乐行业

　　打印音乐的3D打印机为了探索3D打印机更多的应用，Rickard Dahlstrand使用Lulzbot 3D打印机创造出独特的艺术。在2013斯德哥尔摩艺术黑客节上，Lulzbot 3D打印机不仅为参加的艺术家和黑客们打印出艺术节的LOGO，而且作为一个表演项目，它还一边播放古典音乐一边相应地打印出可视化的音乐作品。Lulzbot 3D打印机打印可视化音乐的原理是：该步进电机的运动进行控制可以以不同的速度运行，声音的音调决定速度，从而音乐控制了打印过程。三台电机分别代表一个音轨，它们使用独特的模式运动。两个马达控制Z轴移动。

　　医疗行业

　　将来外科医生们或许就将可以在手术中现场利用打印设备打印出各种尺寸的骨骼用于临床使用。这种神奇的3D打印机已经被制造出来了，而用于替代真实人体骨骼的打印材料则正在紧锣密鼓地测试之中。

　　在实验室测试中，这种骨骼替代打印材料已经被证明可以支持人体骨骼细胞在其中生长，并且其有效性也已经在老鼠和兔子身上得到了验证。未来数年内，打印出的质量更好的骨骼替代品或将帮助外科手术医师进行骨骼损伤的修复，用于牙医诊所，甚至帮助骨质疏松症患者恢复健康。

　　3D打印技术迅速兴起，成为炙手可热的新型产业，它可以打印的立体产品种类正迅速增加。为了打印骨骼材料，博斯和她的同事们使用了一台商业销售的ProMetal 3D打印机进行测试。这种3D打印机最初的设计目的是为了打印金属件。它会逐层喷洒塑料胶粒在一层粉末基底之上并逐层成型。每一层的厚度仅相当于人的头发丝宽度的一半。

　　这种骨骼支架的主要材料成分是磷酸钙，其中还额外添加了硅和锌以便增强其强度。当它被植入人体内之后可以暂时起到骨骼的支撑作用，并在此过程中帮助正常骨骼细胞生长发育并由此修复之前的损伤，随后这种材料可以在人体内自然溶解。

　　科学家们花费4年时间才找出这种材料的合适配方，其中涉及化学，材料学，生物学和工艺科学的诸多学科。

　　文物行业

　　美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描，利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同时还做了比例缩减，更适合研究。

　　博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能将艺术或文物的影响传递给更多更远的人。史密森尼博物馆就因为原始的托马斯·杰弗逊像要放在弗吉尼亚州展览，所以博物馆用了一个巨大的3D打印替代品放在了原来雕塑的位置。

　　建筑领域

　　在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。

　　兰海牙核安全峰会在2014年3月24日到25日举行，各国国家元首皆出席此次峰会，忙里偷闲各国元首也会参加一些有趣的聚会或活动，如前天晚间习近平主席携夫人彭丽媛女士参加的荷兰国王举行的国宴，与此同时前来与会的美国总统奥巴马先生却在DUS公司的3D打印展览馆，参观全球最大的3D打印建筑物。

　　该3D打印展览馆目前正在利用3D打印技术准备打印全球最大的3D打印房屋，该公司使用名为KamerMaker的3D打印机，高达6米可安置在废弃集装箱内。KamerMaker的功能与桌面3D打印机相似，可在连续层次中挤压出热塑料。它还可以用来打印较小物件，比如板凳。

　　制造业

　　制造业也需要很多3D打印产品，因为3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处，甚至连质量控制都不再是个问题。

　　比如微软的3D模型打印车间，在产品设计出来之后，通过3D打印机打印出来模型，能够让设计制造部门更好的改良产品，打造出更出色的产品。汽车行业在进行安全性测试等工作时，会将一些非关键部件用3D打印的产品替代，在追求效率的同时降低成本。

　　汽车打印

　　2014年10 月10日，世界首款3D打印汽车终成现实，这辆由“本地汽车”公司打造的3D打印汽车只有两个座位，名字叫“斯特拉迪”，它的制作周期为44个小时，并且最高时速可以达到80公里每小时。“斯特拉迪”全身是碳纤维及塑料，利用“3D打印技术”制造而成。据悉，全车只使用了40个零件，且依靠电动能源，充一次电花费3.5小时，可以行驶大约100公里。

　　食品产业

　　2013年5月22日，NASA已选中总部位于得克萨斯州的系统和材料研究公司，向其投资12.5亿美元，研发能为宇航员制造“营养可口”食品的3D打印机。

　　3D食物打印机的概念设计方案中，打印机的“墨盒”——也就是装载食物的部分使用寿命长达30年。这款产品的实验版本已经可以成功“打印”巧克力，而比萨饼将是它未来几周内的下一个目标。据透露，食物打印机制造比萨饼的步骤如下：首先，打印一层面饼，并在打印的同时烤好;然后机器会将使用装载番茄的“墨盒”和水、油混合，打印出番茄酱。最后将酱料和奶油打印在比萨饼的表面。

　　一位名叫Luiza Silva的学生就设计了一个3D概念打印机Atomium，它能够打印分子级的材料，几乎能够打印各种形状。如果这个概念得以实现，它将会改变我们与食物间的关系。

　　Atomium的工作原理是这样的：用户事先注册基本信息，比如医疗数据(对什么过敏等)和饮食偏好等。然后，用户可以简单勾画出他们喜欢的形状类型，Atomium就会分析这些指令并创造出相应的食物。

　　西班牙巴塞罗那的自然机器公司向市场推出首款3D食物打印机Foodini，像是将食物打印出来一样制作出甜品、汉堡、面包、巧克力或意大利面。自然机器公司对于这款特殊“打印机”的销售前景十分乐观。

　　生活用品

　　配件、饰品

　　这是最广阔的一个市场。在未来不管是你的个性笔筒，还是有你半身浮雕的手机外壳，抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指，都有可能是通过3D打印机打印出来的。甚至不用等到未来，就可以实现。

　　美容护肤

　　3D打印技术未来也可能会帮助爱美人士进行整容，说不定未来最有效果的青春痘的治疗方法就是通过3D打印技术来实现呢!不仅青春痘,包括祛斑、美白等领域都有希望使用到3D打印技术的!

　　发展前景

　　3D打印的优势在2011年被充分应用于生物医药领域，利用3D打印进行生物组织直接打印的概念日益受到推崇。比较典型的包括Open3DP创新小组宣布3D打印在打印骨骼组织上的应用获得成功，利用3D打印技术制造人类骨骼组织的技术已经成熟;哈佛大学医学院的一个研究小组则成功研制了一款可以实现生物细胞打印的设备;另外，3D打印人体器官的尝试也正在研究中。

　　随着3D打印材料的多样化发展以及打印技术的革新，3D打印不仅在传统的制造行业体现出非凡的发展潜力，同时其魅力更延伸至食品制造、服装奢侈品、影视传媒以及教育等多个与人们生活息息相关的领域。

　　速度提升

　　在速度突破上，2011年，个人使用3D打印机的速度已突破了送丝速度300mm每秒的极限，达到350mm每秒。在体积突破上，3D打印机体积为适合不同行业的需求，也呈现“轻盈”和“大尺寸”的多样化选择。

　　平台革新

　　基于3D打印民用化普及的趋势，3D打印的设计平台正从专业设计软件向简单设计应用发展，其中比较成熟的平台有基于WEB的3D设计平台3D Tin，另外，微软、谷歌以及其他软件行业巨头也相继推出了基于各种开放平台的3D打印应用，大大降低了3D设计的门槛，甚至有的应用已经可以让普通用户通过类似玩乐高积木的方式设计3D模型.

　　色彩逼真

　　3D打印机的创造物除了色彩丰富之外也相当精美。

　　大多数创造物的最高分辨率为100微米。但是我们能够以25微米的分辨率进行打印，创造出非常光洁的表面。打印出色彩逼真而且没有任何毛刺的物体，其中一个有趣的推广就是家庭使用，当想要灯泡或者任何有着塑料支架的东西时，它们都可以打印出来。家庭用户也可以使用打印机打印玩具和临时需要的东西，25微米的分辨率甚至可以让你使用足够牢固的材料来打印假牙。

　　科幻成现实

　　好莱坞大作《十二生肖》影片中出现的专业设备就是流行的3D打印技术，对于曾经来说这类技术可能属于试验阶段的产品，对于技术高速发展的时代来说，已经有国产品牌推出万元内3D打印机产品，并且还在京城首家3D打印机体验馆中进行了展示。