3d打印技術應用在哪些地方

3D技術打印是把一個通過設計或者掃描等方式做好的3D模型，按照某一座標軸切成無限多個剖面，然後一層一層的打印出來，並按原來的位置堆積到一起，形成一個實體的立體模型。3D 打印的應用範圍之廣超乎人們的想象，理論上説，幾乎只要存在的東西，都可以通過3D打印機複製出來。3d打印技術廣泛應用於汽車製造業，醫療模具加工等產業上。隨着技術的不斷成熟，3D打印技術還有望在傳統制造業、醫療行業、文物保護、建築設計行業，以及配件飾品等行業中得到廣泛使用。

3D打印技術的應用領域

3D打印使複雜的產品結構成為可能，同時產品結構設計的一體化趨勢逐漸顯現。由於目前生產工藝的限制，一般產品大多由若干部件組裝起來共同構成產品的主體結構。這種組裝結構增加了產品的質量、體積、複雜度和故障機率，同時在生產和裝配過程中浪費了大量的材料及能源。

3D打印技術的“加式”方法使產品結構一體化，變得更加簡單，甚至某些特殊鉸接結構可藉助輔助性材料一次成型而無需組裝，不僅提高了生產效率，也提高了產品的結構強度和可靠性 。

（1）3d打印技術在汽車製造工作的具體應用

a.各類零件的製造： 3D打印技術所生產的零件則較為精細，力學性能也較為可靠。並且在處理一些突發狀況時，3D打印技術有着絕對的優勢，例如在汽車製造時，某一些零件出現意外問題，此時就可以使用3D打印技術來進行緊急的修復，3D打印技術相較於傳統的製造技術，其生產週期非常短，並且可以使用加急打印，可以在短時間內解決意外產生的問題。這可以減少企業為了應對突發情況所準備的庫存零件，可以在一定程度上增加企業的資金流通程度，促進企業的發展。

b.複雜模具的更高效、便捷的製造 ：3D打印技術可以將模具一體成型，不再需要拼接等方式來製造模具，3D打印技術中選取激光燒結技術可以直接製作模具，這對於汽車製造企業控制模具投入成本有着極其重大的意義。同時3D打印技術所製造的複雜模具精確度很高，力學性質非常的穩定，這對於模具的實用性有很大的提升。

c.實現輕量化零件的更有效製造 ：3D打印技術可以在確保了零件力學性能的情況下，有效地製作出輕量化零件。例如Fortus900mc生產型的3D打印機就可以生產出比同等質量黏土還要輕的且可以保證力學性能的零件。這為汽車行業響應可持續化發展提供了技術保障。

（2） 3D打印技術在汽車維修中的應用

a.3D打印技術在零部件維修工作中的應用 ：目前在汽車維修行業中已經有許多零部件採用3D打印技術進行生產，例如後視鏡，門把手，汽缸，各類齒輪等部件。

b.3D打印技術在維修工具中的應用 ：3D打印技術可以在電腦上針對於不同零件的尺寸與規格，對相應的維修工具進行精確的建模，使得其具有標準的尺寸與規格，可以完全匹配所需要進行維修的零件。這對於汽車維修行業來説，具有非常重大的意義。

汽車製造行業與維修行業在不斷的發展中遇到了許多實際的問題，而3D打印技術作為一項新興的技術，可以有效地解決汽車製造行業與維修行業所遇到的各類問題。3D打印技術目前已經在汽車零部件的製造與複雜模型的製造和維修零部件與維修工具的製造中有了許多的應用。3D打印技術的應用對於汽車製造業與維修行業的發展有了極大的促進作用，並給整個汽車行業的發展帶來巨大的影響。

（1）打印渦輪葉片的鑄造型芯

（2）打印發動機支架 

（3）打印燃料噴嘴

（4）其他3D應用的重大消息

波音公司已經利用3D打印技術製造出300種左右的飛機零部件，同時波音公司正在與霍尼韋爾公司研究利用3D打印技術打印飛機機翼等更大型的產品。在國內，西北工業大學黃衞東教授團隊利用3D打印技術，製造出長達5m的鈦合金機翼前緣，並且通過了中國商用飛機公司的5項測試，其性能略高於此前業界常用的鍛造件；北京航空航天大學王華明教授團隊，針對大型飛機、航空發動機等國家重大戰略項目，經過多年研究，在國際上首次全面突破了鈦合金、超高強度鋼等難加工大型複雜整體關鍵構件激光成形工藝、成套裝備和應用關鍵技術，並已在飛機大型構件生產中研發出五代、10餘型裝備系統，已經接受近10年的工程實際應用考驗，使我國成為迄今唯一掌握大型整體鈦合金關鍵構件激光成形技術併成功實現裝機工程應用的國家。

3D打印技術在打印牙齒、骨骼修復等方面的技術已經比較成熟。同時，3D打印技術在打印細胞、軟組織、器官等方面也有所發展。

（1）在骨骼修復方面的應用

在骨骼修復方面，3D打印技術的應用主要在三方面。

一是利用具有良好的生物力學性能和生物相容性的鈦及其鈦合金材料以及聚醚醚酮（PEEK）等3D打印植入物，在骨缺損、骨腫瘤修復等具有較廣泛的研究和應用；

二是用作骨科手術輔助材料的打印；

三是以可降解生物醫用材料為基體，通過3D打印來構建骨組織工程支架，用於性化骨損傷修復，不同於材料植入物，可生物降解材料可降低排異反應。

（2）在口腔領域的應用

在口腔方面應用的材料主要有合金，生物陶瓷及光敏樹脂等。合金材料主要用選擇性激光熔化成型技術來3D打印製作活動假牙支架、牙釘、烤瓷牙金屬內冠、牙橋內冠、舌側正畸託槽等，用於牙齒的修復。

（3）在矯形外科方面的應用

通過逆向工程來構建缺損部位的結構，再應用3D打印將該缺損部位打印出來，形成個性化植入物，可以很好地將植入物與個體頜面部的結構精準吻合，從而使缺損組織的形態和功能得以恢復及美化。國內首例3D打印鈦合金已經成功應用於頜面部整形。

（4）用於醫學模型設計

利用3D打印技術製作病理器官模型，近年來，3D打印的醫學器官模型已經廣泛應用於臨牀實踐和教學中，為臨牀的發展注入了新鮮的血液。

利用3D打印的醫學模型能將病理器官及相關組織內部結構的細節形象地顯示出來，使身體內部的結構變得更為直觀明瞭，用於輔助術前計劃和手術治療分析及臨牀教學等。

雖然3D打印技術在醫用領域中的個性化、精準化治療方面表現出了極大的優勢，並且已經在臨牀應用中取得了很大的進展，且在這方面的應用與研究受到了越來越多的關注。但由於受到3D打印設備和材料的限制，目前該技術在醫學領域還沒有達到規模化的應用。而隨着研究者對3D打印設備，工藝研究的不斷更新，打印材料的不斷改進，3D打印技術在生物醫用領域的應用將會越來越廣。

（1）國外發展現狀

國外的3D打印技術到現在已發展30多年，“輪廓工藝”打印技術、“D-Shape”工藝、3D混凝土打印技術現在都較為成熟。3D打印在建築領域也日漸成熟，由荷蘭建築師簡加普·魯基森納思設計的“莫比烏斯環屋”就是運用打印而建成的，以及迪拜推出了宏大的3D打印戰略計劃，計劃2025年前25%新建築都均3D打印技術建造。

（2）國內發展現狀

國內起步晚，但在政府的支持下，也已經建立了多個科研中心，推動着我國3D打印技術發展。以同濟大學、清華大學及華中科技大學等科研高校所組成的研究隊也在進行着深入的探索。目前主流的研究隊進行進深入探索。在環境政策上國家對其也給予了大力支持，《中國製造2025》《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》和《增材製造產業發展行動計劃(2017-2020年)》等政策先後出台，為我國3D打印材料的發展提供了保障。

（3）3D打印建築案例

a.莫比烏斯環屋

莫比烏斯環屋是以“莫比烏斯環”為原型，利用3D打印技術建造而成的，是世界上第一座由3D打印技術建造而成的房屋。耗時一年半，於2014年年底竣工，建築面積高達10 500ft2。其建造原理是將建築分成一個個6m×9m的塊材，利用超大型3D打印機進行打印，最後進行拼合。

b.蘇州別墅

一棟於2018年建成的位居蘇州的別墅也是採用的3D打印建造技術。歷時三天，僅由三名建造工人就完成了一棟130m2的別墅的全部建造過程。建築材料選用鋼筋、水泥和建築垃圾混合而制，置於3D打印機中，再噴繪而出，層層疊加，完成建築牆體部分建造（見下圖）。建築內部的傢俱也多采用3D打印技術打印而成（見下圖）。

在軍事領域，3D打印技術給裝備保障帶來的變化無疑也是革命性的。 在未來信息化戰場上，無論武器裝備處於任何位置，一旦需要更換損毀的零部件，技術保障人員可隨時利用攜帶的3D打印機，直接把所需的部件一個一個地打印出來，裝配起來就可以讓武器裝備重新投入戰場 ，例如：3D打印導彈系統。

這項技術如果在戰場上得到廣泛應用,可以用於 應急維修,保證武器裝備能夠得到及時的維修,以最快速度回到戰場上,保證部隊的作戰能力 。據外媒報道，美國陸軍已經加入擴展3D打印行動，為“增強小型前線作戰基地的可持續作戰能力”，2012年，他們先後向阿富汗戰區部署了兩個移動遠征實驗室，實驗室由一個6m的集裝箱製成，配備有實驗室設備、成型機、3D打印機和其他製造工具，可以將塑料、鋼鐵和鋁等材料打印為戰場急需零部件。

3D打印在食品領域也有成功的應用，做成的鮮肉特別有彈性，而且烹飪後肉質鬆散有嚼頭，絲毫不遜於真正的肉。美國泰爾基金會近日已投資成立了“ 鮮肉3D打印 技術公司”，希望能夠為大眾提供安全放心的豬肉產品；德國科技公司Biozoon最近推出了一種叫 “Smoothfood”的3D打印食品 ，為進食困難的老年人帶來福音，這種食品的製作方法是：將食品原料液化並凝結成膠狀物，然後通過3D打印技術製造出各種各樣的食物。這種食物很容易咀嚼和吞嚥，很可能成為老人護理行業的革新者；國內福建省藍天農場食品有限公司利用 3D打印技術做出色彩繽紛的個性化餅乾 ，受到兒童和年輕女孩的喜愛，市場銷路非常好。

3D打印技術在考古文物領域主要用於 修復已經破損的古文物 。在應用3D打印技術進行文物修復時，需要使用3D掃描儀掃描破損文物，完成數據採集，並處理數據，建立相應的模型之後進行打印美國哈佛大學閃族博物館的兩位研究人員通過3D打印修復了一個3000年前被打碎的 瓷器獅子 ，杭州銘展科技有限公司採用3D打印技術修復的 天龍山石窟的石像 古文物的修復展示了3D打印技術在保存物質文化方面的作用。

3D打印技術在時尚界主要用於製作 個性化的衣服鞋子等時尚品 。目前，3D打印技術主要是應用尼龍蠟ABS聚碳酸酯金屬和陶瓷等粉末材料，採用選擇性激光燒結成型的技術製作衣服和鞋子，如3D時尚涼鞋及揹包3D打印技術在時尚界引起轟動。

3D打印技術在日常生活用品中主要用於 製作個性飾品 ，如個性筆筒手機外殼戒指以及各種飾品都可以通過3D打印技術打印出來.

最近，迪士尼的一組研究人員利用3D打印技術在與有機玻璃同樣效果的高透光塑料上，以低廉造價打印出了 L C D屏幕與多種傳感器 ，實現了I T應用中的新突破。利用3D打印光導管可以製造出高科技的 國際象棋 ，這些國際象棋的棋子可以偵測並顯示當前位置。3D打印技術必將為智慧生活和智慧城市創造出更多的IT應用。

3D打印技術在製造業主要用於控制大規模生產質量，降低傳統制造業的製作成本，提高速度和精確度。 從3D打印技術造出世界首艘3D打印皮划艇 ，並且成功下水開，到世界上首輛3D打印汽車Urbee在加拿大亮相，3D打印技術對傳統制造業產生了一種顛覆性的變革。 3D打印技術通過軟件將材料一層層堆積製作出產品，無需對材料切割、鍛打組裝等工序，節約人力資源，提高了產品的生產效率。

康奈爾大學創意機器人實驗室HodLipson提出使用 3D打印技術打印機器人的零部件 ，比如電池電線，甚至微處理器等，打印機不僅可以打印出形狀隨意的機器人，也可以一次性打印而成機器人所有的機械裝置和內部部件，並在打印出來時就完全裝配好，無需組裝過程（如圖所示）打印機還可以打印出如圖所示的僅3克重的輕便型的機器人，該機器人制動翅膀在空中自由飛行可以持續90秒，除了發動機和電池，其他部分都是打印出來的。

在"大眾創業、萬眾創新"的大環境下,開展中學生的創客教育能夠激發學生的創新思維, 三維建模技術、3D打印技術能夠把中學生的設想變為實際模型,從而驗證設想的可行性 。

另外， 結合3D打印技術的醫學高等教育模式 是對傳統模式的創新和發展,提升了學生學習的積極性和效果,未來隨着技術的發展和教學方法的改進,由3D打印技術創建的教學環境將更逼真及個體化,學生將更易理解和掌握相關知識。但仍存在許多挑戰和問題,還需建立全面的倫理體系以保證其合規性。