1.3 未来3D打印应用趋势

本书开篇介绍了3D打印的原理和优点,决定了3D打印这项集光、机、电、数控及新材料于一体的先进制造技术,可以广泛应用于航空航天、军工与武器、汽车与赛车、电子、生物医学、牙科、首饰游戏、消费品和日用品、食品、建筑、教育等众多领域。尤其是近年来,3D打印技术发展迅速,在各个环节都取得了长足进步。通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段结合,该技术已成为现代模型、模具和零件制造的有效手段。

我们可以从以下几个主要的领域来展示3D打印技术在现阶段以及未来的应用趋势。

1)工业制造：产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证;制作模具原型或直接打印模具,可以直接打印产品。3D打印的小型无人飞机、小型汽车(图1-9)等概念产品已问世。

图1-9 3D打印的汽车

2)文化创意和数码娱乐：用于形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影《阿凡达》运用3D打印塑造了部分角色和道具,3D打印的小提琴接近了手工艺的水平。图1-10为3D打印的特殊构件和乐器。

图1-10 3D打印的特殊构件和乐器

3)航空航天、国防军工：用于复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、机构的直接制造。图1-11为美国宇航员在失重状态下测试3D打印机。

图1-11 美国宇航员在失重状态下测试3D打印机

4)生物医疗：在生物医疗方面,3D打印已经可以制作人造骨骼牙齿、助听器、义肢等,未来甚至可以打印人体可以替代的细胞和器官。图1-12为生物组织的3D打印机。

图1-12 生物组织的3D打印机

5)消费品：用于日常生活中珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY作品的设计和制造,如图1-13所示。

图1-13 3D打印机打印的作品

6)建筑工程：用于建筑模型风动实验和效果展示、沙盘模型等,便于建筑工程和施工(AEC)模拟。图1-14为3D打印机打印的建筑模型。

图1-14 3D打印机打印的建筑模型

7)教育：用3D打印的模型来验证科学假设,用于不同学科的实验、教学、教具。在北美的一些中学、普通高校和军事院校,3D 打印机已经被用于教学和科研;我国的高校和中小学,3D打印机会越来越多地走进课堂,如图1-15所示。

图1-15 3D打印机走进小学生课堂

8)个性化定制：3D打印的数据文件可以远程传输,因此可以开展基于网络的数据下载、电子商务的个性化打印定制服务,3D打印技术在未来将革命性地改变日常生活。图1-16为远程打印的埃菲尔铁塔。

图1-16 远程打印的埃菲尔铁塔

[1]此类打印机是2015年3月出现的