3D打印技术推动制造业生产方式由大规模批量化生产向个性化定制转变

3D打印被多国研究人员视为引领新一轮科技革命和产业变革的核心技术之一，发展前景广阔。随着经济快速发展和生活水平逐步提高，消费者更加追求个性化需求，3D打印将与机器人、自动化设备等技术一起，提高制造业生产线的柔性化程度，以更低成本生产定制产品，推动制造业生产方式由大规模批量化生产向个性化定制转变。

金属3D打印，是3D打印技术的高难度发展分支，除了具备无需模具且可定制的优势以外，在打印效率和打印质量上，相比传统金属加工工艺，均有较为明显的提升。金属3D打印技术已在航空航天、汽车制造、能源动力等领域得到广泛应用，全球市场呈现强势增长势头。

实际上，不论是二维平面打印还是三维立体打印，本质上都是一种打印技术。不同的是，平面打印最后以平面形状的方式将文件内容打印出来。除了传递信息，平面打印并不具备实际的功能。相比于平面打印的文件，3D打印却可以直接实现功能。

3D打印需将想要打印的物品的三维形状信息写入到3D打印机可以解读的文件，再等3D打印机解读文件后，以材料逐层堆积的方式打印出立体形状。可以说，三维的形状就是功能的基础，打印出了形状，也就打印出了功能。

简单来说，就如同在蛋糕店制作蛋糕时，直接根据需要加工的形状挤出奶油，而不是铣削掉多余结构生成目标零件的方法。3D打印技术在现代制造过程中发挥着不可替代的作用，主要表现为将数字化信息技术与制造技术融合，根据任意零件三维模型成形复杂形状的零件，无需专用模具。

据MarketsandMarkets的新研究报告，2019年全球3D打印金属市场估计为7．74亿美元。这家研究公司预测，到2024年，市场规模将超过31亿美元，从2019年到2024年，年均复合增长率为32．5％。推动这一增长的原因是国防、汽车终端、航空航天对3D打印金属的需求不断增长。

金属3D打印工艺中金属粉末质量是影响最终打印部件结构及性能的关键因素之一，目前国内制粉水平接近国外但仍有差距。金属粉末质量越好、颗粒径越小，其打印出的产品致密性、机械性能也就越好。

金属增材制造技术发展中有三个重要的因素，设备、材料和工艺，国内目前在这三方面还有提高的空间。为了扩大3D打印技术的应用规模， 金属增材制造技术正在朝着低成本、大尺寸、高效率、高精度、多材料方向发展。

常规金属3D打印技术同样存在致命缺陷：一是没经过锻造，综合力学性能不及锻件，尤其是韧性和疲劳性能；二是冶金质量难以控制，易产生气孔、未熔合等冶金缺陷。如何消除这些影响成件质量的因素，也就成为了业内人士接下来需要攻关的重点难题。

在金属3D大打印落地的过程中，当然离不开3D打印设备。近日，3D打印机制造商ExOne宣布推出新型InnoventPro金属3D打印机以及新型X1D1自动导引车概念图，用于促进3D打印的高效运行。打印机可以达到700 cc ／小时的打印速度。新的3D打印系统专为学者、研究人员和众多制造商而设计，更新后的系统将使用户能够快速、经济、可持续地生产金属零件。

此外，当下一个十分关键的环节是要开展高性能材料的研发，尤其是航空工业镍基耐高温材料等的研发。开展3D打印材料基因组的研究，设计出所需要的各种合金，提升材料价值。相信在突破材料、技术等因素的束缚后，我国3D打印产业能取得更多成果。

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