浅谈3D打印技术研发、产品制造及实际应用

近几年，3D 打印技术渐渐成为装备先进制造、结构设计和新材料等技术领域的热点方向，欧美等发达国家纷纷将其列入国家发展战略。早在 2015 年发布的《国家增材制造（3D 打印）产业发展推进计划（2015－2016）》中，我国就已经明确将 3D 打印列入了国家战略层面。此后，各地区有关部门纷纷出台政策，以此推动 3D 打印技术研发、产品制造及实际应用。

利用金属 3D 打印技术制造的构件，其内部质量、晶粒结构、微观组织及性能，不仅不受零件尺寸、壁厚、位置的影响，而且在金属构件逐层熔化、逐层凝固的 3D 打印过程中，还可以“随心所欲”地控制 3D 打印合金熔池的熔体冶金状态、凝固冷却速度、温度梯度等金属结晶条件。

与此同时，金属 3D 打印技术能够实现对零件不同部位材料的形态、化学成分、晶粒尺寸和取向以及微观结构的主动控制，充分发挥不同材料的性能优势，取长补短地把不同材料“按需设计”，使具体的金属材料构件具有单一材料无法具备的特殊性能，从而展现出更好的易用性。

拿石化装备制造来说，由于 3D 打印能较好地满足短时耗、高精度、复杂构件的需求，因而被越来越多的石化行业从业者所采用。具体来看，石化装备研制人员运用 3D 打印技术，并借助计算机、图形设计软件等设备、工具，就可以对石化装备样图进行修改，还可以看到整个石化装备的立体模型，及时对其中的不合理之处进行改进。

在流水线上，利用 3D 打印制作的夹具，多用于移印工业生产线上对产品的固定。得益于定制化的优势，可以设计出对零件更契合的结构。另外可以设计出辅助加工的支持部位，保证加工过程的精准。对于需要用到夹具的企业来说，用 3D 打印技术来定制各种形状、尺寸的夹具，成本低、效率高、效果好也更贴合应用。

3D 打印工装检具，也渐渐成为 3D 打印在工业装备制造领域的一大重点。产品质量检测中，若每个工件以钢尺、游标卡尺来量测各位置尺寸大小，速度会很慢，影响扫描效率。而使用检具则可快速又简洁的完成检测工作，且提供标准的量测方式，得出准确的数据。使用 3D 打印，可以将边角加工得比较贴合，孔洞结构不到位的状况也可以尽可能地避免，降低工件变形这种状况出现的概率。

经过多年的发展，3D 打印市场规模逐渐扩大。据《Wohlers Report 2020》数据，2019 年全球增材制造（AM）行业的产品和服务收入为 118．67 亿美元（约 842 亿人民币），比 2018 年增长了 21．2％。相比于 2018 年，增长速度有所放缓。未来，随着各行业产品制造精细化、定制化要求的不断提高，3D 打印的应用场景有望进一步拓宽，应用价值也将得到多元化释放。

中国 3D 打印市场呈现出良好的发展势头，逐步实现商品化，且技术设备在铸造、医学、产品设计、快速模具制造等领域的应用日趋深入，这无疑是可喜的。与全球相比，中国 3D 打印市场核心技术研发实力较弱、材料资源单一、专业人才较为稀缺，行业整体体量较小等，此类问题还需引起重视，靠企业、高校等携手推动解决。

尽管未来行业发展充满着种种机遇与挑战，但 3D 打印通过生产终端产品、开发新应用、应用自动化后处理以及人工智能等技术，为企业完成智能化、数字化转型创造了新的可能性。关注 3D 打印技术升级、产品研发新动态，将成为时代大背景下企业的主动选择。
编辑：hfy