3D列印,又稱三維列印或多層堆疊列印技術。它是以數位化模型為基礎的一種快速成型技術,運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料,通過逐層列印的方式構造出實際物體。由於其在製造工藝方面的創新,被認為是「新一輪科技革命的重要生產工具」。其未來發展將會對製造業產生深遠的影響。
3D列印技術早在20世紀90年代中期就已出現,但由於價格昂貴,技術不成熟,早期並沒有得到推廣普及。第一臺商用的3D印表機出現在1986年,但3D列印技術的真正確立,是以美國麻省理工學院的Scans E.M.和CimaM.J.等人於1991年申報的三維列印專利為標誌的。1993年麻省理工學院獲得3D列印的專利。經過20多年的發展,該技術已更加成熟、精確,且價格有所降低。
3D列印的應用領域正在迅速擴張。在消費電子、航空和汽車製造等行業,3D列印可以較低的成本和較高的效率,生產小批量的定製部件,完成複雜而精細的造型。位於紐約的創意消費品公司Quirky支持設計師在線提交設計方案,通過3D列印製成實物,並通過電商網站銷售,每年推出60多種創新產品。在醫療領域,3D列印被用於製作人體器官的替換材料。在建築領域,義大利發明家恩裡科·迪尼發明了一臺可以用沙子直接列印立體建築的巨型3D印表機。此外,還有3D列印照相館,用戶經過拍照、建模、列印三個階段,就可以為自己製作一個三維頭像。
自20世紀90年代起,我國的科研機構也已經開始研發自主智慧財產權的3D印表機,清華大學、北京航空航天大學、華中科技大學、西安交通大學等高校都取得了不俗成績,基本與西方發達國家處於同一水平,研製出了多種類型的3D列印裝備和材料。其中,北京航空航天大學率先研發出飛機鈦合金大型複雜整體構件雷射成型技術,這是國際上3D列印領域內的重大突破。華中科技大學研發的大型3D印表機,可通過雷射將原材料製造成複雜的工業零部件或生活用品。隨著智能製造的進一步發展成熟,新的信息技術、控制技術、材料技術等不斷被廣泛應用到製造領域,3D列印技術也將被推向更高的層面。未來,3D列印技術的發展將體現出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趨勢。提升3D列印的速度、效率和精度,開拓並行列印、連續列印、大件列印、多材料列印的工藝方法,提高成品的表面質量、力學和物理性能,以實現直接面向產品的製造;開發更多樣的3D列印材料,如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質材料及複合材料等,特別是金屬材料直接成型技術有可能成為今後研究與應用的又一個熱點;3D印表機的體積小型化、桌面化,成本更低廉,操作更簡便,更加適應分布化生產、設計與製造一體化的需求以及家庭日常應用的需求;軟體集成化,實現CAD/CAPP/RP的一體化,使設計軟體和生產控制軟體能夠無縫對接,實現設計者直接聯網控制的遠程在線製造;拓展3D列印技術在生物醫學、建築、車輛、服裝等更多行業領域的創造性應用。(稿件來源:黑龍江省科協)