【大纪元2014年08月30日讯】（大纪元记者徐杰多伦多综合报导）3D打印（3D printing）技术用数字化模型将材料一层层打印出来，通常被业界人士称为积层制造（additive manufacturing）技术。目前，它能够用来制造从眼镜、航空器的部件到医疗假肢的各种物件，无需模具和焊接，人们只需将模型数据输入计算机即可得到想要的东西。
美国市场研究公司Canalys最新报告称，随着计算机辅助设计能力和3D打印机可用性的提升，未来5年，3D打印技术将在工程、建筑、国防、航空和医疗器械等领域带来翻天覆地的变化，市场需求将大幅增长。
管理咨询及技术服务公司Accenture最近发表的报告说，随着3D打印机的普及相关成本的下滑，个性化订制服务如珠宝和服装等订做在未来数年将迅速发展，企业将向少量生产和大规模订制服务的经营模式方向发展。
报告认为，企业需要仔细考虑大规模个性化订制所需要的依赖关系和新流程。产品设计师必须确定哪些属性可以参数化，这些因素之间是如何互相关联的，以及每个参数的限制。作为回报，企业将大幅减少非个性化产品的生产，相应的库存成本也将显着下滑。
3D打印市场增长势头好
根据美国市场研究公司Canalys预测，全球3D打印市场（包括打印机销售、打印材料和相关服务）在2014～2018年的年平均复合增长率将达到45.7%，2018年的交易额将超过162亿美元，比2013年的25亿美元增长548%。
Canalys预计，3D打印市场交易额今年将比去年增长52%，达到38亿美元。2013年，全球3D打印机的销售额（不包括打印材料和相关服务）比2012年增长109%、达到7.11亿美元，今年将增长79%、达到13亿美元。
管理咨询公司麦肯锡（McKinsey & Company）预测，到2025年，3D打印技术将使打印成本减少35%～60%，对全球经济的贡献将达4,000亿美元。3D打印机不仅进入办公室和普通家庭，还将用于产品制造、工具及模具制造和组织器官的生物打印等。
“尽管还在起步阶段，但是其发展的主要障碍正在被解决中，3D打印市场发展潜力巨大。” Canalys资深分析师Tim Shepherd说：“技术的发展使得打印时间更快，成本更低，而能够打印的物体种类更多。”
“我们处在3D打印的转折点。它正从一个新的、被过分炒作但很大程度未被验证的生产制作过程转向一个有实际生产能力的商用过程。”Shepherd指出：“随着壁垒取消、新使用案例的增加和技术的改善，在未来5年，这一市场将出现显着增长。”
3D打印引发大规模订制服务
Canalys分析师Joe Kempton表示，3D打印带来的一个显着市场变化是大规模订制服务（mass customization services）或将成为未来制造业的主要业务。随着打印成本的下降和速度的提升，3D打印技术能够满足顾客的订制需求，增加个性化订单，使得企业向少量生产和大规模个性化订制的经营模式方向发展。
在美国通用电气公司（GE）和麻省计算机辅助设计公司GrabCAD联合举办的2013年3D打印设计大赛中获得一等奖的印度尼西亚工程设计公司Dtech-Engineering创始人Arie Kurniawan认为，3D打印机在不久的将来会得到普及，大规模订制服务的需求将大幅增长。
消费者购买的大多数产品在某种程度上都是参数化的，如衬衣袖子有一定长度、抽屉把手有标准宽度等。通常情况下，这些参数是按人的平均标准设立的，许多人不一定满意。
随着技术发展和成本下滑，3D打印技术可以让人们支付很少的额外费用就可以把这些参数设置成他们想要的。这样，用户购买家俱时就可以选择他们最喜欢的抽屉把手，然后根据个人情况或喜好调整把手的长度，手大的人可以选择尺寸更大的把手。
对于塑料物体，可以在零售商店或第三方供应商那里安装3D打印机，数小时后就可以打印出来。对于金属和其它材料，打印机可以装在现场或专用的其它地方。
总部位于纽约的3D打印及电子商务公司Shapeways使用3D打印技术为消费者提供个性化物品订制服务，公司提供的3D打印个性化产品包括机械部件、照相机零件、汽车部件、艺术品、珠宝和项链及耳环和手镯等个人装饰品、居家装饰物品、玩具等。
根据Shapeways网站介绍，在公司的个性化产品订制服务过程中，例如，用户可以输入一首诗或者一篇自定义文本，计算机屏幕上会自动出现由文字组成的花瓶的视觉效果。Shapeways随后会使用3D技术把花瓶打印出来，然后在几天内交付送货。
3D打印技术制造航空器材
3D打印机制造航空器器材和零部件在不久或成为现实。据《金融邮报》报导，美国通用电气公司（GE）位于俄亥俄州的航空部现正与其它公司和研究机构合作开发用3D打印技术制造高质量轻盈航空器材，如喷气引擎托架和喷气引擎燃料喷嘴等。
美国国家航空航天局（NASA）科学家最近开发出一种新的3D打印技术，可在一个部件上混合打印多种金属即合金，解决了长期以来飞行器尤其是航天器零部件制造中所面临的一大难题。
3D打印技术制造轻型喷气引擎托架
GE全球研究部副主席兼风投部（GE Ventures）技术合作主管Michael Idelchik说，革新技术和高新材料是3D打印的航空器部件进入商用的关键。
2013年，GE和麻省计算机辅助设计公司GrabCAD合作举办了3D打印设计大赛，吸引了来自56个国家的700多家企事机构参加。该大赛主题是如何用3D打印技术为GE的航空喷气引擎（包括GEnx）设计和制造一个更加轻盈的高质量金属喷气引擎托架。
在参加比赛的700多个设计中，GE最终选中10个进入决赛。来自印度尼西亚的工程设计公司Dtech-Engineering的3D模型由于硬度最高而重量最轻而获得一等奖，获得奖金7,000美元。该公司用3D打印机制造的金属喷气引擎托架仅重327克，比GE公司原始模型的重量2,033克轻84%。
3D打印技术制造合金航空器材
据设计工程咨询服务公司Design Enineering报导，NASA喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory，JPL）研究人员最近在《科学报告》杂志上发表论文宣称，研究成功能够制造含有多种金属的航空器材的3D打印技术。
JPL研究人员称，除量身订制的合金零部件外，该3D打印技术还可用于研究各种潜在的合金的属性，并有可能在未来引发材料科学变革。此前，3D打印技术可以打印含有多种聚合物的塑料物件，但还无法打印含有多种金属的物件。
对于火箭等航天器的零部件的制造，工程师往往需要订制各种复杂的、有特殊要求的部件，在同一零件上使用多种不同性质金属。例如，一个零件的一侧需要具备低密度的特性，而另一侧需要具备耐高温的特性，或只能在一侧具有磁性。
制造这样的零部件此前只能采用焊接的方法，先分别制造出不同的部件，然后再将它们焊接起来。但焊缝天然具有缺陷，容易脆化，在高强度压力下极易导致零件崩溃。
NASA喷气推进实验室研究人员说，在打印混合金属物件的过程中，他们的3D打印新技术可以平滑地从一种合金过渡到另外一种合金（梯度合金）。虽然梯度合金的概念在过去的研究中已经被推出，但将这些复杂材料制造成实际的零部件，NASA还是第一个。
“我们正在做一个标准的3D打印工序，让新技术能够兼容不同的金属粉末，以便于制造飞行器。” JPL材料和冶金专家Douglas Hofmann说：“借助这项技术，你可以不断地改变材料的组成，制成合金器材。”
Hofmann称，未来的太空飞行器可以安全地使用这种由3D打印技术制成的混合金属部件，汽车工业和商用航空工业的设计制造人员，也会很快发现这种技术很有价值。◇
责任编辑：文凤
