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注：試樣在試驗(yàn)溫度下無(wú)負(fù)載保溫10000h后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，在未達(dá)到屈服強(qiáng)度前，向試樣施加應(yīng)力速度為35MPa/min，然后以15%/min的應(yīng)變速度進(jìn)行試驗(yàn)，直至斷裂。

3D打印的全球首輛超級(jí)跑車(chē)

2006年8月4日，西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司

軋制的直徑5m巨型鋁合金環(huán)件

3D打印技術(shù)又稱增材制造，起源于美國(guó)，最初由查爾斯·胡爾（Charles  Hoole）于1986年開(kāi)發(fā)出光固化技術(shù)，并成立3D Systems公司。此后，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，3D打印技術(shù)日臻完善，且相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)銷(xiāo)售額也持續(xù)上升。據(jù)沃勒斯協(xié)會(huì)（Wohlers Associates）統(tǒng)計(jì)，在1992－2017年間，3D打印產(chǎn)品和相關(guān)服務(wù)業(yè)務(wù)年收入復(fù)合增長(zhǎng)率為25.4%。在世界范圍內(nèi)，生產(chǎn)和購(gòu)買(mǎi)3D打印機(jī)最多的國(guó)家是美國(guó)，我國(guó)占的份額很小。2020年，全世界3D打印市場(chǎng)份額約達(dá)120億美元，美國(guó)約占50%，歐洲約占25%，我國(guó)和日本約各占10%，其他國(guó)家和地區(qū)約占5%。

3D打印工業(yè)是一種萬(wàn)能產(chǎn)業(yè)，可以制造幾乎一切產(chǎn)品，所用的材料可以是金屬或非金屬。在所用的金屬材料中，鋁合金用得最多。凡是用傳統(tǒng)工藝可以制造的零部件、物品、器械等都可以使用3D打印技術(shù)。從2019年開(kāi)始，我國(guó)3D打印工業(yè)發(fā)展速度加快，在有些產(chǎn)品方面已處于全球領(lǐng)先水平，但總體上與先進(jìn)國(guó)家相比還有一些差距，大約到2025年，或可成為全球領(lǐng)跑者。

3D打印汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體面世

2014年，全球第一輛3D打印汽車(chē)面市。該車(chē)車(chē)身上有40多個(gè)部件是用鋁合金打印的。2015年，美國(guó)發(fā)散微型制造公司（Divergent Microfactories，DM）推出了全球首款3D打印超級(jí)跑車(chē)“刀鋒（Blade）”號(hào)。

為了推廣3D打印技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，美國(guó)福特汽車(chē)公司（Ford）與埃克松公司（ExOne）于2019年組建了一個(gè)由工程師、材料科學(xué)家和制造專家組成的研究團(tuán)隊(duì)，成功地以6061鋁合金為材料和3D打印技術(shù)打印出了汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體（engine  block）樣件。該樣件各項(xiàng)性能優(yōu)于預(yù)期，還節(jié)省了30%以上原材料，制造工期也大大縮短。

6061合金是一種歷史悠久且綜合性能良好的變形鋁合金，它的標(biāo)定成分（質(zhì)量%）：Si0.40-0.8，F(xiàn)e0.7，Cu0.15-0.40，Mn0.15，Mg0.8-1.2，Cr0.04-0.35，Zn0.25，Ti0.15，其它雜質(zhì)單個(gè)0.05、合計(jì)0.15，其余為Al。6061合金是一類Al-Mg-Si系合金，其強(qiáng)化相為Mg2Si，它的Mg2Si含量≥1.4%，為了提高強(qiáng)度性能而加入0.25%Cu，為了抵消Cu對(duì)抗蝕性的不良影響還加入了0.2%Cr。該合金熱處理后可以得到更高的強(qiáng)度，但因淬火敏感性高，擠壓后需重新固溶處理以及在水中淬火才能得到較高的強(qiáng)度。6061合金的淬火溫度515℃-525℃，淬火后宜盡快人工時(shí)效（160℃-170℃，8h-12h，T6），才能得到較高的強(qiáng)度，但淬火后如在室溫停放時(shí)間大于30min再時(shí)效的話則對(duì)強(qiáng)度很不利。Mg2Si大于1%的合金在室溫停放24h，強(qiáng)度比淬火后立即時(shí)效的合金約低10%。這種現(xiàn)象叫“停放效應(yīng)”或“時(shí)效滯后現(xiàn)象”。但是，Mg2Si小于0.9%的合金，停放時(shí)間長(zhǎng)反而對(duì)強(qiáng)度有利。這種效應(yīng)與在室溫停放期間形成的空位－溶質(zhì)原子集團(tuán)的形核能力和臨界形核溫度TC的高低有關(guān)。高濃度Al-Mg2Si合金的Tc大于170℃，在室溫形成的空位－溶質(zhì)集團(tuán)較小，達(dá)不到臨界尺寸，還引起了基地過(guò)飽和度的降低，因此人工時(shí)效時(shí)只有少數(shù)尺寸的形團(tuán)能轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋硐?，又因形團(tuán)后基體濃度降低，不能獨(dú)立形成新的晶核，所以只能得到粗大的沉淀相和低的強(qiáng)度。反之，停放后的低濃度合金人工時(shí)效時(shí)，卻得到彌散高的沉淀相，對(duì)強(qiáng)度反而有利。這可能與低濃度合金形核條件不同有關(guān)。加入Cu小于0.4%能減輕停放效應(yīng)的不良影響，因?yàn)镃u能降低AI-Mg-Si合金的自然時(shí)效速度。

Fe是AI-Mg-Si合金的有害雜質(zhì)，對(duì)強(qiáng)度不利，少量Zn雜質(zhì)對(duì)強(qiáng)度幾乎沒(méi)有影響，微量稀土元素RE能顯著改善導(dǎo)電線用Al-Mg-Si合金的鑄造、加工和熱處理工藝性能。向Al-0.6Mg-0.6Si合金加入0.1%RE，不僅提高了鑄錠質(zhì)量，改善拔絲工藝，提高了成品率，熱軋后可以直接淬火，省去了固溶處理工序，節(jié)約了能源，人工時(shí)效（165℃/4h）后還能提高強(qiáng)度約15 MPa，使電阻降低2%以上。

6061合金的典型力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度316MPa，屈服強(qiáng)度281MPa，伸長(zhǎng)率12%。

我國(guó)典型3D打印產(chǎn)品

躋身世界先進(jìn)行列

近年來(lái)，我國(guó)在3D打印鋁合金產(chǎn)品方面成就非凡，有些3D打印產(chǎn)品已躋身世界先進(jìn)行列。

鋁合金有極好的低溫性能，且各項(xiàng)力學(xué)性能均隨著溫度的降低而同步上升，是制造低溫設(shè)備的絕佳材料。日本和美國(guó)發(fā)射航天器如果用液氫（-252.8℃）與液氧（-183℃），則該燃料貯箱就會(huì)用2219合金板材焊制，所以筆者認(rèn)為，我國(guó)液態(tài)燃料貯箱和箱體連接環(huán)件也可以用2219合金制造。

10m級(jí)高強(qiáng)度鋁合金重型運(yùn)載火箭連接環(huán)樣件2219鋁合金3D打印件于今年1月出爐

10m級(jí)高強(qiáng)度鋁合金重型運(yùn)載火箭連接環(huán)樣件是由我國(guó)增材制造創(chuàng)新中心、西安交通大學(xué)盧秉恒院士團(tuán)隊(duì)利用3D打印技術(shù)制成的全球首件10m級(jí)高強(qiáng)鋁合金重型運(yùn)載火箭連接環(huán)樣件。該樣件利用電弧熔絲增減材一體化制造技術(shù)，在整體制造的工藝穩(wěn)定性、精度控制及變形與應(yīng)力調(diào)控方面均實(shí)現(xiàn)了重大技術(shù)突破。

10m級(jí)超大型鋁合金環(huán)件是連接重型運(yùn)載火箭貯箱的筒段、前后底與火箭的箱間段之間的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件。10m級(jí)超大型鋁合金環(huán)件質(zhì)量約為1t，采用了多絲協(xié)同工藝裝備，打印工藝大為簡(jiǎn)化，成本大幅下降，制造周期大大縮短，僅用了30天。目前，此次采用的增減材一體化打印技術(shù)成功完成超大型環(huán)件屬世界首例。該成果將會(huì)助力3D打印繼續(xù)為我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展，同時(shí)為我國(guó)航天事業(yè)中重大零件的快速制備提供了技術(shù)支撐。

3D打印絲材可以用2219鋁合金。2219鋁合金是一種Al-Cu系高強(qiáng)度鋁合金，在航空航天和國(guó)防軍工部門(mén)獲得了廣泛應(yīng)用，其標(biāo)定成分（質(zhì)量%）：Si0.2，F(xiàn)e0.3，Cu5.8-6.8，Mn0.2-0.4，Mg0.02，Zn0.1，Ti0.02-0.1，V0.05-0.15，Zr0.1-0.25，其它雜質(zhì)單個(gè)0.05、合計(jì)0.15，其余為AI，現(xiàn)在已發(fā)展到4個(gè)合金，其它三個(gè)為2319、2419、2519。

2219鋁合金成型于1985年，典型力學(xué)性能見(jiàn)表1，力學(xué)性能與溫度的關(guān)系見(jiàn)表2。

2219鋁合金板材的包覆合金為7072，其成分（質(zhì)量%）：Cu0.1，Mn0.1，（Si＋Fe）0.7，Zn0.8-1.3，Mg0.1，其它雜質(zhì)單個(gè)0.05、合計(jì)0.15，其余為Al。2219鋁合金的應(yīng)用溫度范圍-269℃-300℃，是可應(yīng)用溫度范圍最廣的合金之一。斷裂韌性也高，在T8狀態(tài)下材料有很高的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂能力，在20℃時(shí)的密度為2.84g/cm3。

王華明院士團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上率先突破了飛機(jī)鈦合金、鋁合金等大型關(guān)鍵主承力構(gòu)件激光3D打印工藝、成套裝備、內(nèi)部質(zhì)量和力學(xué)性能控制及工程應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，這是北京航空航天大學(xué)大型金屬構(gòu)件增材制造工程實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)二十余年的不懈研究取得的豐碩成果。自2005年以來(lái)，3D打印鈦合金、鋁合金飛機(jī)機(jī)身主承力框、機(jī)翼根肋、起落架等大型整體關(guān)鍵承力構(gòu)件，在國(guó)產(chǎn)新一代殲擊機(jī)、大型運(yùn)輸機(jī)、運(yùn)載火箭等航空航天重大裝備研制和生產(chǎn)中獲得了廣泛應(yīng)用。2016年1月16日王華明院士主持的“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”項(xiàng)目獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。

目前，雙性能整體葉盤(pán)技術(shù)的制造工藝主要采用焊接法，通過(guò)線性摩擦焊等技術(shù)不同性能的葉片和盤(pán)片焊為一個(gè)整體。然而焊接法的最大不足是連接區(qū)域往往會(huì)成為整個(gè)構(gòu)件的薄弱環(huán)節(jié)，成為發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)致命隱患。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和不斷成熟，人們提出直接在盤(pán)體上打印葉片，通過(guò)同軸送粉激光熔覆工藝，在鈦合金盤(pán)體邊緣預(yù)先加工出凸臺(tái)，逐層堆積成鈦合金葉片。

國(guó)內(nèi)首座3D打印景觀橋于2021年1月11日于上海市普陀區(qū)桃浦中央綠地與廣大觀眾見(jiàn)面

該景觀橋是當(dāng)前我國(guó)建筑工程領(lǐng)域運(yùn)用3D打印技術(shù)將設(shè)計(jì)藍(lán)圖轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)物，并投入實(shí)際使用的首次開(kāi)拓性嘗試。3D打印沖破橋梁設(shè)計(jì)的束縛，將參數(shù)化的構(gòu)建方式融入其中，不僅可以制造復(fù)雜形體，同時(shí)還可以利用成型技術(shù)對(duì)計(jì)算進(jìn)行反饋，與設(shè)計(jì)師形成互動(dòng)，使得設(shè)計(jì)更自由、更靈活、更具多元空間變幻。

該橋用的打印材料為高分子PSA，但添加了一些玻璃纖維以提高強(qiáng)度，當(dāng)然也可用鋁合金粉打印。PSA的耐候性、彈性模量、屈服強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度都很高，且能承受長(zhǎng)期的日曬雨淋，同時(shí)滿足3D打印材料和建筑材料要求。這座橋長(zhǎng)15m，是一層一層疊加上去的，打印一層耗時(shí)8h，可以完成4mm的厚度，長(zhǎng)15m。該橋的承載能力是250kg/m2，至少每平方米可容納4個(gè)成年人同時(shí)過(guò)橋。

此外，今年3月上海還增添了兩座3D打印橋，一座混凝土的，在蘊(yùn)川路6號(hào)智慧灣科創(chuàng)園，橋長(zhǎng)26.3m、寬3.6m，橋長(zhǎng)達(dá)全球之最。該橋借鑒了我國(guó)古代趙州橋的結(jié)構(gòu)，造型優(yōu)婉，橋的整體工程使用了2臺(tái)機(jī)器臂3D打印系統(tǒng)，僅用了450h就制造完畢，造價(jià)也比普通的橋低34%，大大節(jié)約了時(shí)間、人力和物力成本。

另一座3D打印橋是我國(guó)首座可伸縮橋，名為“萬(wàn)年輪”。今年7月安裝于寶山交運(yùn)智慧灣科創(chuàng)灣的“星空高架公園”。橋體由可回收的碳酸聚脂復(fù)合材料打印而成，長(zhǎng)9.34m、寬1.5m、高1.1m，總質(zhì)量850kg，可以承載20個(gè)成年人，分為9塊可伸縮片段，開(kāi)合僅需1min，可通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙控制。橋面開(kāi)啟時(shí)，9片面板一字排開(kāi)，橋面收起時(shí)，9片面板依次收攏呈滿月形狀，尤其夜晚時(shí)分，面板扶手里的LED燈亮起，極為亮眼。

我國(guó)是世界上唯一掌握了飛機(jī)鈦合金大型主承力結(jié)構(gòu)件激光快速成型技術(shù)并實(shí)現(xiàn)裝機(jī)應(yīng)用的國(guó)家

在艦載機(jī)、四代機(jī)等新型軍用飛機(jī)的研制過(guò)程中，3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)揮了重要作用，承擔(dān)了包括起落架在內(nèi)的鈦合金、鋁合金主承力構(gòu)件的試制任務(wù)。2020年5月5日，我國(guó)成功首飛的長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭上，搭載著新一代載人飛船試驗(yàn)船，船上還有一臺(tái)“3D打印機(jī)”。這是我國(guó)首次太空3D打印試驗(yàn)，也是國(guó)際上第一次在太空開(kāi)展連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的3D打印試驗(yàn)。

國(guó)外3D打印鋁合金典型產(chǎn)品

3D打印機(jī)的一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)是具備即時(shí)制造物品的特性，另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是其所制造的物品是可以定制的，因而可以輕松對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行編輯，以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化和調(diào)整。

●美國(guó)梅爾德公司（MELD）的6061鋁合金環(huán)件。該公司在2019年采用其獨(dú)創(chuàng)的3D打印技術(shù)以6061鋁合金粉打印出直徑超過(guò)1400mm的大型環(huán)件，在3D打印領(lǐng)域具有里程碑意義。該環(huán)件采用固態(tài)工藝打印，在加工過(guò)程中材料不會(huì)達(dá)到熔化溫度，產(chǎn)品中的殘余應(yīng)力很低，尺寸與外形都很精整。

●俄羅斯的3D打印無(wú)人機(jī)。2015年6月，俄羅斯技術(shù)集團(tuán)公司以3D打印技術(shù)打造出一架鋁材無(wú)人機(jī)樣機(jī)，打印時(shí)間31h，質(zhì)量3.8kg，翼展2400mm，飛行速度90-100km/h，續(xù)航能力1-1.5h。

●波音公司是率先將3D打印技術(shù)用于飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造的國(guó)際航空航天器制造企業(yè)，利用3D打印技術(shù)已累計(jì)打印了幾百個(gè)不同的小型零部件。通用電氣公司（GE）2012年收購(gòu)了專門(mén)開(kāi)發(fā)激光燒結(jié)金屬粉技術(shù)的莫里斯技術(shù)公司（Morris Techno - logies），用于為其Leap系列發(fā)動(dòng)機(jī)制造零件。普惠公司投入數(shù)百萬(wàn)美元聯(lián)合康涅狄格大學(xué)成立了3D打印中心。美國(guó)國(guó)家航空航天局正在使用3D打印機(jī)生產(chǎn)航天器引擎部件，并計(jì)劃將打印設(shè)備發(fā)射到國(guó)際空間站，以期宇航員能夠利用空間站內(nèi)的原料直接生產(chǎn)所需物品，改變完全依賴地面供給的補(bǔ)充模式。

3D打印技術(shù)市場(chǎng)不可低估

據(jù)日本數(shù)據(jù)調(diào)查公司富士經(jīng)濟(jì)研究公司稱，到2025年，以樹(shù)脂和金屬為原材料的全球3D打印市場(chǎng)的規(guī)模將從2019年的1186億日元增長(zhǎng)到1833億日元，增幅達(dá)50%之多。

有專業(yè)雜志分析，2020年3D打印技術(shù)的使用次數(shù)增加了六七倍，美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)是使用最多的國(guó)家。僅在2020年，3D打印機(jī)的銷(xiāo)量就超過(guò)了200萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)到2028年其銷(xiāo)量將超過(guò)1500萬(wàn)臺(tái)。打印機(jī)便宜多了、速度顯著提高了、監(jiān)管機(jī)構(gòu)也為該技術(shù)的普及提供越來(lái)越多的便利與支持……最初阻礙這項(xiàng)技術(shù)推廣應(yīng)用的各種障礙正在漸漸消失。例如，美國(guó)食品和藥品管理局已出臺(tái)了醫(yī)療設(shè)備3D打印指南，在歐洲，與3D打印相關(guān)的委托加工服務(wù)正在普及。

不過(guò)應(yīng)該指出的是，盡管3D打印技術(shù)潛力巨大，但以現(xiàn)有的技術(shù)條件而言還遠(yuǎn)不具備取代傳統(tǒng)工藝的實(shí)力，在可預(yù)期的時(shí)期內(nèi)也不可能做到這一點(diǎn)，但對(duì)傳統(tǒng)制造工藝來(lái)說(shuō)，它是一種很好的有力補(bǔ)充。當(dāng)然，如果從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，也就很難說(shuō)了，就個(gè)別領(lǐng)域來(lái)說(shuō)也是很可能的。正如《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》所說(shuō)：偉大發(fā)明所能帶來(lái)的影響，在當(dāng)時(shí)那個(gè)年代都是難以預(yù)測(cè)的，1750年的蒸汽機(jī)如此，1450年的印刷術(shù)如此，1950年的晶體管還是如此。我們?nèi)匀粺o(wú)法預(yù)測(cè)，3D打印機(jī)將在漫長(zhǎng)的時(shí)光里如何改變世界。

3D打印時(shí)代已來(lái)

相關(guān)項(xiàng)目建設(shè)宜緊跟

3D打印時(shí)代真的來(lái)了，許多部門(mén)都做好了充分準(zhǔn)備，在快速跟上的同時(shí)，與世界先進(jìn)水平并跑，在有些領(lǐng)域，我國(guó)的3D打印已達(dá)到領(lǐng)先水平，如中國(guó)鈦合金激光快速成型技術(shù)已處于國(guó)際領(lǐng)先。在世界范圍內(nèi)，2020年生產(chǎn)和購(gòu)買(mǎi)3D打印機(jī)最多的仍然是美國(guó)，我國(guó)為第二多的國(guó)家，超過(guò)了日本和德國(guó)。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2025年以前，全球3D打印行業(yè)仍將保持年均20%以上的增速，筆者認(rèn)為，中國(guó)的年復(fù)合增長(zhǎng)率有可能達(dá)到30%或更高。

據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，3D打印技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用主要為消費(fèi)電子、汽車(chē)、醫(yī)療、航空航天、建筑、科研等領(lǐng)域。而從具體應(yīng)用環(huán)節(jié)來(lái)看，3D打印技術(shù)仍主要用于設(shè)計(jì)樣品、展示模型及模具的制造，直接零部件加工的占比也從2003年的不足4%快速上升到了2020年的約50%，估計(jì)2025年的占比可達(dá)80%以上。

當(dāng)前，我國(guó)的3D打印產(chǎn)業(yè)已從2018年以前的跟跑階段進(jìn)入并跑階段，2025年或?qū)⒊蔀槿虼诵袠I(yè)的領(lǐng)跑者，為盡決達(dá)到此目標(biāo)，筆者認(rèn)為應(yīng)做好以下幾點(diǎn)：

●加強(qiáng)投入，加強(qiáng)科研。多建幾個(gè)全國(guó)性的如北京航空航天大學(xué)金屬構(gòu)件增材制造國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室和研究所這樣的研發(fā)單位，以院士或科學(xué)家領(lǐng)銜帶領(lǐng)精英團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研發(fā)，因?yàn)?D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵在人才的培養(yǎng)。

●有計(jì)劃地以社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)為指引建立一些高精尖產(chǎn)品3D打印企業(yè)，如航天器的燃料貯箱連接環(huán)、上下端蓋，甚至箱體都可以用2219鋁合金打印，航空器起落架零部件可用鈦合金和鋁合金打印，民用飛機(jī)進(jìn)艙門(mén)用傳統(tǒng)工藝制造有近50個(gè)零件，若用3D打印技術(shù)制造可集成為一個(gè)大部件；汽車(chē)零部件更是一個(gè)大產(chǎn)業(yè)，可建設(shè)多條生產(chǎn)線，最好與汽車(chē)制造企業(yè)合作，建立一些3D打印獨(dú)立企業(yè)，也可以在現(xiàn)有鋁加工廠、汽車(chē)廠等建設(shè)生產(chǎn)車(chē)間或生產(chǎn)線，不管是燃油車(chē)還是新能源車(chē)都有許多零部件可用3D工藝打印，新能源汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的許多零件可用3D工藝打印，電池箱體也可以用鋁合金3D打印。

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是3D打印技術(shù)最主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，2020年已占世界市場(chǎng)份額的25%。從具體用途來(lái)看，基本集中于設(shè)計(jì)原型制造及生產(chǎn)過(guò)程的模具加工，材料大都為鋁合金。借助3D打印技術(shù)輔助設(shè)計(jì)和測(cè)試，可以顯著縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低試制與試驗(yàn)費(fèi)用。例如：通用汽車(chē)公司（GM）用3D打印技術(shù)至2020年已打印出的零部件和模具超過(guò)50000個(gè)，韓國(guó)現(xiàn)代汽車(chē)公司（Hyundai）和德國(guó)寶馬汽車(chē)公司（BMW）也早已將3D打印技術(shù)應(yīng)用于新車(chē)研發(fā)。

●醫(yī)療器械和“生物打印”市場(chǎng)令人憧憬

醫(yī)療行業(yè)是一個(gè)個(gè)性化的定制化需求大市場(chǎng)，難以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、大批量生產(chǎn)，而這恰是3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。當(dāng)今，3D打印技術(shù)在助聽(tīng)器材制造、牙齒矯正與修復(fù)、假肢制造等領(lǐng)域已獲得成功應(yīng)用，并相當(dāng)成熟。3D打印的牙橋等更加精準(zhǔn)精細(xì)，相比傳統(tǒng)制備工藝更加方便快捷。同樣，采用3D打印技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余肢體的復(fù)制，制造的假肢也更加符合人體。截止到2020年，在歐洲使用3D打印的鈦合金骨骼的患者已超過(guò)4.8萬(wàn)例，美國(guó)一家醫(yī)院用3D打印頭骨替換了高達(dá)75%患者的受損骨骼，對(duì)患者的正常生活毫無(wú)影響。

3D打印技術(shù)還可用于了解患者病情以及輔助醫(yī)患交流。例如3D打印機(jī)可以打印出患者的立體骨骼模型，醫(yī)生可以通過(guò)模型探討治療過(guò)程，與患者溝通手術(shù)方案；醫(yī)務(wù)人員還可以通過(guò)3D打印的復(fù)制品了解患者器官內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還能夠在這些復(fù)制品上進(jìn)行模擬手術(shù)。

3D打印的模型或無(wú)生命假肢僅僅是一個(gè)開(kāi)頭，最令人神往的是直接打印具有活性的組織器官，即“生物打印”，具體是打印骨架，再在骨架上培養(yǎng)干細(xì)胞，誘導(dǎo)其形成組織；更進(jìn)一步的方法是直接打印出組織器官用于移植；甚至更進(jìn)一步是在人體內(nèi)直接打印活性組織和活性器官，連植入過(guò)程都可以省略。

●世界上3D打印建筑越來(lái)越多。建筑物可是一類大家伙，但利用3D打印技術(shù)10天就可以建成一套房屋。3D打印技術(shù)最初主要用于設(shè)計(jì)模型的制造，但現(xiàn)在可以打印出復(fù)雜結(jié)構(gòu)，極大地拓展了設(shè)計(jì)師的想象空間。2014年1月，數(shù)幢3D打印的建筑在蘇州工業(yè)園區(qū)亮相，包括一棟1100m2的別墅和一棟6層居民樓。它們的墻體由大型3D打印機(jī)層層疊加噴繪而成，而打印用的“油墨”則由建筑垃圾制成；2015年7月17日，由3D打印的模塊新材料別墅在西安現(xiàn)身。這座精裝別墅打印僅用3h，只要擺上家具就可以拎包入住。

3D打印建筑物幾乎不會(huì)產(chǎn)生建筑垃圾，每打印一個(gè)住宅單元可以減少2-3t碳排放。有些建筑3D打印系統(tǒng)可以完成多個(gè)不同行業(yè)內(nèi)10-20名工人的工作，而且可以24h不停地工作，不需要休息，能為開(kāi)發(fā)商節(jié)省更多時(shí)間成本。

以上僅介紹了3D打印技術(shù)應(yīng)用的幾個(gè)方面，其實(shí)可打印的物品數(shù)不勝數(shù)，如活體機(jī)器人、制造各種食品和飲品、人造肉等，可以在廚房里放一臺(tái)打印機(jī)，制造個(gè)性化的食品，以色列雷德芬肉制品公司（Redefine Meat）3D打印的素食牛排；電子器件領(lǐng)域可以打印的元器件數(shù)不勝數(shù)，首款3D打印的筆記本電腦已于2015年面世，任何人都可以在自己的客廳里打印自己的物品，而價(jià)格僅為傳統(tǒng)產(chǎn)品的50%；打印服裝服飾，用3D技術(shù)制作的服裝，不但外觀新穎，而且舒適合體，設(shè)計(jì)與打印的內(nèi)衣與高跟鞋極具想象力。

總之，3D打印技術(shù)是一類極具發(fā)展?jié)摿Φ母咝录夹g(shù)，我國(guó)對(duì)此非常重視，2015年8月，中共中央政治局常委、國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)主持國(guó)務(wù)院專題講座，討論加快發(fā)展先進(jìn)制造與3D打印等問(wèn)題。此后，各級(jí)政府和企事業(yè)單位都在認(rèn)真落實(shí)黨中央和國(guó)務(wù)院的指示，大力發(fā)展3D打印技術(shù)，碩果累累，在不少3D打印產(chǎn)品的制造技術(shù)方面已居世界先進(jìn)行列，但總體來(lái)看，與美國(guó)、德國(guó)、日本、以色列等國(guó)仍有一定差距，有待追超，特別是在研發(fā)與創(chuàng)新方面的差距較大一些。大概到2025年，我國(guó)就會(huì)成為全球最大、在各領(lǐng)域3D打印機(jī)制造與3D打印產(chǎn)品最多與最先進(jìn)的國(guó)家。