中频电炉带你起走进3D打印技术

几年前，3D打印技术大火，整个社会都在讨论它，很多高校借此东风开设了相关业，很多地方政府在财政补助非常优厚。中频电炉熔造，很成熟的技术，3D打印技术能实现的，中频电炉熔造技术大部分都能实现，大型部件的制造，只能用中频电炉熔造技术，3D打印技术根本不能能实现。

3D打印技术刚出现时，主要优势是使用方便，价格便宜，现在提起3D打印，高大上，成本再高也要用，根本不考虑非常成熟的中频电炉熔造技术。3D打印技术，萌芽于上世纪末期，发展于本世纪初。它是种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印技术起源

其基本原理是这样的：利用3D建模软件生成STL或STP模型文件（它们是3D打印机的标准三角语言）。3D成型机通过读取、解析接收的STL文件，构建出由系列三角形组成的网状的3D模型，然后输出指令，进行打印，制成实物模型，有人把这种技术称为“增材制造”。（般人理解起来可能有些复杂，下面会有具体实例说明）早实现它的，是个美人。1983年3月9日，CharlesW.Hull发明了世界上 台3D打印机。1986年，CharlesW.Hull在球建立了家生产3D打印设备的公司，Systems。它开发了现在通用的STL文件格式。 

1988年，该公司推出了基于SL（立体声光刻）技术的3D工业打印机。在此后的许多年里，世界上又先后推出了SLA(光敏树脂选择性固化)、SLS(粉末材料选择性激光烧结)、FDM(熔融沉积)、3DP(3D喷射打印)、PUG(真空注型)等3D打印成型技术。在实际生产生活中，它运用得较为普遍。无论是航空航天科技，亦或是建筑域、医疗行业，甚至是食品产业、生活用品，都能发现它的影子。 

2011年，荷兰医生给名83岁老人安装了块用3D打印技术打印出来的金属下颌骨。2017年3月，在沙阿拉伯王的见证下，我建筑3D打印公司盈创与沙AlMobty承包公司签署百亿人民币的合同，盈创将在沙建造三千万平方米的3D打印建筑，用于解决该持续增长的住房危机。3D打印技术的流行和重视，不是没有原因的。 

3D打印技术优势

1.与传统制造方式相比，它带来的是生产加工理念的革命性变革。它不光可以缩短加工制造周期，而且能大幅降低生产成本，别是突破了传统加工制造方法对复杂形状加工的限制，使人类在加工域实现了自由。 

事实上，3D打印技术的发明，就是CharlesW.Hull为了缩短创建产品原型所需要的漫长时间的结果。 

2.在殊域的广泛运用，是3D打印技术的显著点。在医疗域，别是骨骼重建方面，3D打印技术使用得别多。如有位患者盆骨已经坏死，上海交大附属九人民医院用人工骨骼材料3D打印了个骨盆，并且成功地移植到了患者体内，终患者成功康复。 

当然，在航空航天域的应用也非常广泛。2016年4月，欧洲飞机制造商空客公司收到了他们的下代空中客车A320neo客机的LEAP-1A发动机，这是他们正式将使用3D打印的合金燃料喷嘴用于飞机引擎上。 

我的歼-20战机的制造也运用了3D打印技术。 

3.打印精度高。由于3D打印成品的可塑性非常强，从二维到三维均可实施，且由于它的生成原理属于逐层打印，即完成层再进入下层的打印加工，根据打印机的加工精度和性，可以精 确到600dpi，每层只有0.01的误差，这个精度是相当高的。 

4.个性化定制是其大优势。传统的工业制造，都是大批量地生产，这才能保证产品成本足够的低；否则，老百姓买不起，生产的东西卖不出去，就没有市场。但3D打印技术的出现，让个性化定制成为可能。 

方面，建模和打印技术让它有较低成本的可能，另方面，成本与定制件的大小体积成正比关系。这就是说，同样体积同样材质的东西，成本相差并不大。 

从批量生产的角度看，均摊的无非是建模的成本，这使得批量生产和单件生产的成本相关不大。 

5.它是“中制造2025”计划中的重要环。为了打造具有际竞争力的制造业，提升我综合力、保障家安、建设世界强，我政府推出了实施制造强战略 个十年的行动纲，即《中制造2025》计划，确定以智能制造为主攻方向，涵盖机器人、物流网等基于现代信息技术和互联网技术等各类产业。 

其中，3D打印是该计划的重中之重，在计划文中共出现6次，贯穿于背景介绍、家制造业创新能力提升、信息化与工业化深度融合、重点域突破发展等重要段落，并融入于推动智能制造的主线，体现出我对3D打印的重视程度，彰显了在战略层面我对制造业发展面临的形势和环境的深刻理解。

三、3D打印存在的缺陷

虽然“3D打印”有着传统制造方式无可比拟的优势，但它存在的些缺陷，却实实在在地制约着它的发展。 

1.成本较高。高精度的3D打印机都是比较大型且昂贵,技术利基本掌握在外公司手中，要购买和取得技术许可都需要花费大量金钱。从3D打印应用的域看，它主要用于航空航天、人体器官医疗、古董配饰等行业，这些都属于高制造业。 

通常，传统的加工制造无法完成任务，而且，它们本身就是业性相当强、高成本、高附加值的行业，加工门槛高，只有非常有实力的公司才能涉足。 

2.材料障碍是关键。我的3D打印技术经过几十年的发展，技术逐渐成熟，实际应用成显著，但是核心技术、核心零部件仍然受制于人，别是关键打印材料技术还比较欠缺，基本依赖进口的局面并未得到有改观，对3D打印产业的可持续发展造成致命影响。 

因为对于任何种制造技术而言，材料都是重中之重，都是基础中的基础。如果不能在材料的研究取得突破，那么后续的技术发展也难以实现。 

3.产品层次低。除了几个大型有企业外，在参与并发展3D技术的都是较小的私人企业。为求企业生存，它们往往投入不多，抵御风险的能力也不足，别是在研发上的经费更是捉襟见肘。于是，它们往往采用开源代码来完成工作。 

REPRAP开源项目是由英巴斯大学AdrianBowyer等人所发起，主要目的是希望能够立设计和制作出款面向所有普通用户的3D打印机。经过多年发展目前已经发展出三个版本。可以说，它们已经规格化，入门快，成本低，就算是个普通人也可以按照说明书自己攒台。这导致简单桌面的3D打印设备套件竞争十分激烈，而且产品的层次不高。但是这个行业的未来是在工业市场。 

别是在前沿域的投入不足，核心技术缺乏问题非常严重。比如在纳米3D打印技术方面，我研发的力量不够，基础研究不多，无法创造未来优势技术。 

若将3D技术应用于建筑业，当然可以大大提高工作率。但是，在质量检验和工程验收时却犯了难，因为，目前我根本就没有相应的技术标准去完成验收，而只能采用传统建筑业的标准。但是用传统标准，显然是无法完成这项工作的，因为，3D打印建筑是用纤维材料打印完成，可能根本就没有钢筋，但是现行的家标准是决不允许发生这种事情的。 

事实上，纤维材料的强度是钢筋混凝土强度的3至5倍，但它会被旧标准评定为不合格的建筑，这显然不太合理。重点突破高性能材料研发，提升增材制造用材料质量，开展增材制造用材料性研究，鼓励优势材料生产企业从事增材制造用材料及研究成果转化，这才是目前的重中之重。