逆向设计与3D打印案例教程 课件 2-3 3D打印国内外发展现状及发展前景

3D打印国内外发展现状及发展前景一、3D打印材料现状3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。1.工程塑料工程塑料是指被用于工业零件或外壳材料的工业用塑料，其强度、抗冲击性，耐热性，硬度及抗老化性均较优。工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料。（1）ABS材料强度高、韧性好、耐冲击，在汽车、家电、电子消费品领域有广泛的应用。一、3D打印材料现状1.工程塑料（2）PC材料高强度、耐高温、抗冲击、拉弯曲，可以作为最终零部件使用，广泛应用于电子消费品、家电、汽车制造、航空航天、医疗器械等领域。与普通塑料相比，其拉伸强度、弯曲强度有所增强，热变形温度以及材料的模量有所提高，材料的收缩率减小，但表面变粗糙，冲击强度有所降低。材料热变形温度为110℃，主要应用于汽车、家电、电子消费品领域。（3）玻璃纤维增强尼龙（4）PC/ABS材料具备了ABS的韧性和PC材料的高强度及耐热性，大多应用于汽车、家电及通信行业。一、3D打印材料现状2.光敏树脂（1）SomosNext材料韧性非常好，基本可达到SLS制作的尼龙材料性能，而精度和表面质量更佳，主要应用于汽车、家电、电子消费品等领域。（2）Somos11122材料具有优秀的防水性和尺寸稳定性，很适合用在汽车、医疗以及电子类产品领域。（3）Somos19120材料是一种铸造专用材料。（4）环氧树脂是一种便于铸造的激光快速成形树脂，可用于制造极其精密的快速铸造型模。3.橡胶类材料一、3D打印材料现状橡胶材料具备多种级别弹性材料的特征，这些材料所具备的硬度、断裂伸长率、撕裂强度和拉伸强度，使其非常适合于要求防滑或柔软表面的应用领域。3D打印的橡胶类产品主要有消费类电子产品、医疗设备以及汽车内饰、轮胎、垫片等。4.金属材料近年来金属材料的3D打印技术发展迅速。3D打印所使用的金属粉末一般要求纯净度高、球形度好、粒径分布窄、氧含量低。一、3D打印材料现状4.金属材料（1）钛合金

具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点，被广泛用于制作飞机发动机压气机部件，以及火箭、导弹和飞机的各种结构件。（2）钴铬合金

是一种以钴和铬为主要成分的高温合金，它的抗腐蚀性能和力学性能都非常优异，用其制作的零部件强度高、耐高温。采用3D打印技术制造的钛合金和钴铬合金零部件，强度非常高，尺寸精确，能制作的最小尺寸可达1mm，而且其零部件力学性能优于锻造工艺。（3）不锈钢

不锈钢粉末是金属3D打印经常使用的一类性价比较高的金属粉末材料。3D打印的不锈钢模型具有较高的强度，而且适合打印尺寸较大的物品。5.陶瓷材料一、3D打印材料现状陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温，低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特性，在航空航天，汽车、生物等行业有着广泛的应用。但陶瓷材料难加工，传统加工工艺成本高、耗时长。然而用3D打印陶瓷材料，结合较为先进的烧结技术，可以制备出高精度、高强度的陶瓷零件，这相比于传统的制备工艺，会显著降低加工成本、缩短生产周期、节省原材料，其发展潜力巨大，将推动3D打印陶瓷技术在航天航空、医学、工业等领域获得更广泛的应用。6.其它3D打印材料一、3D打印材料现状（1）彩色石膏材料

是一种全彩色的3D打印材料，是基于石膏的、易碎、坚硬且色彩清晰的材料。基于在粉末介质上逐层打印的成形原理，3D打印成品在处理完毕后，表面可能出现细微的颗粒效果，外观很像岩石，在曲面表面可能出现细微的年轮状纹理，因此，多应用于动漫玩偶等领域。（2）人造骨粉

3D打印技术与医学、组织工程相结合，可制造出药物、人工器官等用于治疗疾病。利用类似喷墨打印机的技术，将人造骨粉转变成精密的骨骼组织。打印机会在骨粉制作的薄膜上喷洒一种酸性药剂，使薄膜变得更坚硬。（3）食品材料

可打印的材料包括砂糖、奶油、奶酪、巧克力、香料等。例如，砂糖3D打印机可通过喷射加热过的砂糖，直接做出具有各种形状且美观又美味的甜品。（4）混凝土

作为3D打印原材料，是3D打印技术的拓展，更是建筑领域的一种革新。将3D打印技术与建筑行业相结合，与建筑工业化的理念不谋而合。二、我国3D打印产业发展现状及存在的问题1.产业发展现状及产业应用我国已有部分技术处于世界先进水平，其中，激光直接加工金属技术发展较快，已基本满足特种零部件的机械性能要求，已经成功应用与航天、航空装备制造。生物细胞3D打印技术取得显著进展，已可以制造立体的模拟生物组织，为我国生物医学领域尖端科学研究提供了关键的技术支撑。目前，已有部分企业依托高校成果，对3D打印设备进行产业化运作，这些公司都已实现了一定程度的产业化，部分公司生产的便携式桌面3D打印机的价格已具备国际竞争力，成功进入欧美市场。一些中小企业成为国外3D打印设备的代理商，经销全套打印设备、成型软件和特种材料。还有一些中小企业购买了国内外各类3D打印设备，专门为相关企业的研发、生产提供服务。他们发挥科技人才密集的优势，向国内外客户提供服务，取得了良好的经济效益。二、我国3D打印产业发展现状及存在的问题2.存在的问题（1）缺乏宏观规划和引导；（2）具备自主制造3D打印设备的企业规模普遍较小，研发力量不足；（3）缺乏教育培训和社会推广。我国3D打印产业虽然发展迅速，但仍面临缺乏宏观规划和引导、研发投入不足、产业链缺乏统筹发展、缺乏教育培训和社会推广等一系列问题。三、我国发展3D打印产业的重要战略意义当前，全球正在兴起一轮数字化制造浪潮。发达国家面对近年来制造业竞争力的下降，大力倡导“再工业化，再制造化”战略，提出智能机器人、人工智能、3D打印是实现数字化制造的关键技术，并希望通过这三大数字化制造技术的突破，巩固和提升制造业的主导权。加快3D打印产业的发展，可以推动我国由“工业大国”向“工业强国”的转变。（1）发展3D打印产业，可以提升我国工业领域的产品开发水平，提高工业设计能力；（2）发展3D打印产业，可以生产出复杂、特殊、个性化产品，有利于攻克技术难关；（3）发展3D打印产业，可以形成新的经济增长点，促进就业。四、我国3D打印产业的发展前景在我国产业升级的大变革背景下，3D打印技术自然而然得到国家层面的重视。特别是2015年工信部发布《国家增材制造（3D打印）产业发展推进计划（2015-2016）》，首次明确将3D打印列入了国家战略层面，对3D产业的发展做出了整体计划。到2016年，初步建立较为完善的增材制造产业体系，整体技术水平保持与国际同步，在航空航天等直接制造领域达到国际先进水平，在国际市场上占有较大的市场份额。目前来看，3D打印发展迅速，但也受