3D打印又稱為三圍打印，快速成形技術的一種，是運用粉末狀的金屬或者是塑料等可黏合的材料，通過一層又一層的多層打印方式構造零對象，模具的制造工業(yè)設計用于建造模型，現(xiàn)在正在發(fā)展成為一種產品的制造，形成直接數(shù)字化的制造。理論上，只要電腦可以設計出的造型，3D打印機都可以打印出來。
3D打印由來及發(fā)展
“3D”打印并不是一個新概念。1995年MIT創(chuàng)造了“3D打印”這個名詞，隨后3D打印便開始在實驗室萌芽。逐漸地，3D技術開始運用在醫(yī)療模型、建筑模型等行業(yè)，被應用在更廣泛的領域。
真正的3D打印發(fā)源于軍方的“快速成型”技術，是一種由CAD(計算機輔助設計)通過成型設備以材料累加的方式制成實物模型的技術。
“快速成型首先是將實際物體的3D數(shù)據沿某一坐標軸進行分層處理，也就是將3D物體進行虛擬化切片，得到無數(shù)個二維界面，由此形成每層截面的二維截面數(shù)據。”郭嶠介紹，“之后，再按照特定成形方法和技術每次只加工一個截面，這一過程反復進行，直到所有的截面加工完生成實體原型。”
3D打印潛力巨大 可降低商品成本
從短期也就是近幾年來看，3D打印的桌面式設備已經成熟，在立體模型、兒童玩具、建筑設計行業(yè)已經實際應用。此類低精度產品的打印設備價格低廉，甚至普通創(chuàng)業(yè)者也可以購買，原材料價格較幾年前也大幅下降，因此市場需求正在高速增長，生產此類低端打印設備的企業(yè)有望直接受益。
從中期看，高精度配件通過3D打印設備制造將是非常有潛力的市場。例如運載火箭上某些零部件，需求量少，精度要求高，用傳統(tǒng)的模具制造方法生產成本高，而通過 3D打印技術則可大大節(jié)約成本。另外，如果高精度3D打印設備價格像低端設備那樣出現(xiàn)大幅下降，那么應用于工業(yè)設備的量化生產將更具吸引力，其無需模具制造、人工管理，沒有半成品過程，將大大降低商品成本。
從更遠的角度看，3D打印設備在醫(yī)療、文化藝術品等多個行業(yè)都會迎來更廣泛的應用，其未來確實有可能引發(fā)一次“工業(yè)革命”，影響力在某種程度上甚至可以超過“物聯(lián)網”概念。
3D打印助力儀器行業(yè)前期研發(fā)
據報道3D打印技術應用已經滲入到生物醫(yī)療、航空、汽車、工業(yè)設計等多個行業(yè)，那究竟3D打印技術會給儀器制造帶來哪些好處?它是否會“顛覆”目前的儀器制造模式?目前，國內儀器廠商是否已經使用了該項技術?
多年從事儀器研發(fā)工作的中科院大連化物所關亞風研究員告訴筆者，其課題組2011年就從美國購買了一臺3D打印機，主要用于零配件及儀器外殼的制作。談及3D打印機所帶來的好處，關亞風表示，“有了3D打印機，我現(xiàn)在可以很快地把想法變成現(xiàn)實，一個零配件模塊最多只需24小時就能夠完成制作，研發(fā)周期大大加快。另外，做儀器研發(fā)，有些零配件因為量小很難找到加工工廠，利用3D打印機就可以解決此方面的問題。”
不過，關亞風也表示，“目前，3D打印機用于批量生產還不太現(xiàn)實，成本太高，打印機本身價格就較高，中端大概10萬美元，高端20萬美元，而原材料也全部需要進口，以一個儀器普通零配件為例，如果傳統(tǒng)模加工成本是100元，而3D打印機的成本則是3000元。3D打印機在儀器行業(yè)主要還是應用于儀器研發(fā)及制作樣機階段。”
筆者還采訪了國內多家儀器制造商，了解到目前各廠商都未使用到3D打印技術。上海光譜儀器有限公司總經理陳建鋼表示，“對于3D打印技術有關注，在上海光譜獲批的重大儀器專項研制項目中，公司計劃購買一臺3D打印機，不過也還處于前期了解和調研階段。”對于該技術的普及，他認為，3D打印技術也只能用于前期研發(fā)，并且目前儀器廠家對于3D打印機和原材料價格還不能接受。