3D打印如何融入传统制造业？

　　快速成型为主

　　当今社会，激烈的市场竞争和快速变化的社会需求大大缩短了产品的生命周期，产品的更新换代加快，生产企业面临更大的压力，需要以更快的速度将产品推向市场。3D打印在缩短产品研发周期方面可以发挥重要的作用。通过3D打印实现的快速成型（rapid prototyping）省去了研发阶段用于生产物理模型的模具的制作，不仅节省了时间和成本——模具的制作需要较长的周期和高昂的费用，还大大简化了整个设计流程——如果有改变可以马上在电脑里调整，很快又可以打印出新的产品，如此反复实验直至达到要求。

　　事实上，3D打印技术在出现的最初阶段其目的主要用于样品的制作（快速成型），满足视觉（即视感）以及触觉等感官方面的需求，而快速制造可以算作是技术进一步提升（打印时间、精度及材料物理性能等）后的新的应用拓展。汪祥艮表示，目前3D打印主要用于快速成型，该应用占整个3D打印的80%以上。

　　比如保温食品和饮料容器制造商Thermos（膳魔师）公司自采用了Stratasys公司的Dimension® 3D打印机后，整个设计流程得到了大大缩短。以往，该公司设计团队常常将原型制造外包，需要耗时3-5天的时间，而现在，他们可以以更低的成本，更快地创建出所需原型，耗时往往只需数小时，甚至几分钟，而成本仅为外包成本的五分之一。

正式生产杯盖前，Thermos工程师利用3D打印原型测试其灌注性能

　　除了缩短制作周期和降低成本外，3D打印还可以帮助Thermos制作出更好的产品。“我们可以随心所欲制作所需原型，直至产品水平达到我们的目标为止。这让我们能够尽可能改善杯盖塞的啮合度，以及杯子的灌注性能，”该公司研发工程师表示。

　　再比如在齿科领域，如果需要种植一颗牙或做一副牙，目前的做法是采用石膏模，让患者咬一下，然后进行修改，这样做不仅很痛苦，而且时间较长。“现在完全可以做到数据化，用手持口腔扫描仪采集数据，然后通过3D打印机把牙齿打印出来，这样可以得到非常精确的数据，有了这个之后便可以去做牙模，然后再回到传统工艺做出牙齿。”汪祥艮解释道。

　　材料是门槛？

　　当3D打印技术不断发展，从最初满足观感（造型和色彩），到触感（软硬），再到功能性需求的发展过程中，材料无疑起到了一个非常重要的作用。在材料成型后，还要解决工程应用所面对的材料性能问题，比如防腐、强度和硬度等。这就对打印材料提出了更高的要求。如果新的材料可以达到通过传统工艺生产出来的产品的性能，3D打印的应用领域还将得到更进一步的拓宽。

　　有市场调研报告称，目前的3D打印材料市场还处于一种不成熟的阶段，高端打印材料基本由3D打印制造商控制。他们通过对自己的材料进行加密而对打印材料进行捆绑，让用户无法选择其他材料。正如目前平面打印机厂商主要通过打印墨盒来锁定利润一样，3D打印厂商采用这种方式来维持长久的利润来源也是无可厚非的。不过，在汪祥艮来看，打印材料的绑定并不能看作是一种人为设置的门槛，事实上是技术本身限制了第三方材料供应商的进入。

　　“今天的一些品牌3D打印商都拥有很多种材料，比如Stratasys目前有600多种材料，它们对应了不同的应用。我们的研发团队花了相当多的时间和精力来开发这些材料，这并不是一件容易的事。”他表示。“这并不是我们刻意设置了一个门槛，而是技术门槛已经将第三方阻挡在外。”他还指出，针对FDM工艺，市场上也有相应的材料，但是通过这种材料打印出来的产品非常粗糙。“最多打一个小玩偶玩一玩，但是在工业领域，这种材料根本达不到要求。”

　　作为领先的3D打印设备供应商，Stratasys不断研发新的材料类型。以今年2月份Stratasys推出的全球首款彩色多材料3D打印机Objet500 Connex3为例，三种基本颜色材料结合Stratasys的PolyJet光敏聚合物材料（包括数字材料、刚性材料、橡胶类材料、透明材料以及高温材料等），可模拟标准和高温的工程塑料，最多可达600多种材料组合。材料的多样性加上颜色的多样性将3D打印的应用领域再次拓展到了前所未有的范围。

　　3D打印经过近三十年发展已经成为一种成熟的技术，虽然实现的工艺各有不同，但是原理基本一致，已并不神秘。然而材料的推陈出新不断给这项技术注入新的活力，也给其应用领域带来了无限的想象力和可能性。仅从这一点上来看，3D打印未必会取代或彻底颠覆传统制造业，但是其所带来的影响也是前所未有的。