3D打印（增材制造）的社会效益

3D打印在工业、农业、医疗、教育、文化创意等领域具有广泛的用途。在美国、日本、西欧等发达国家已经是较为前沿的科技产品需求大。 3D打印的普及将会促进新疆地方经济发展、促进社会进步、提供新型科技岗位带动就业、进一步提高人民生活水平等。

相对于传统的铸件生产方式来说，3D打印具有能耗小，污染低，效率高等特点，而且对一些传统铸造方法难度较高的铸件，3D打印也具有较强的实现能力。3D打印技术将让铸造行业突破传统瓶颈，并注入新的发展希望。

第一，3D打印技术的意义。为社会制造形成创新的原动力，体现以下几个方面。

1.拓展产品创意创新的空间。传统的设计方法是面向制造工艺的设计。设计的时候是考虑制造工艺。采用3D打印方法，面临性能的问题，充分发挥设计的创造空间，只要能设计出来，就有可能做出来，对传统的设计理论方法提出了挑战。网状的结构，或者是做的生物制造，怎么设计？理论方法上的一个挑战。

2.极大降低产品研发的成本和创新研制的周期。这个大家比较理解了。

3.简化制造提高产品的制造。3D打印很重要的途径就是整体制造，过去分割成很多块，制造出来，通过焊接连接在一起，现在可以整体制造出来。这是我们特别是在当前的制造业，大型化、整体化，复杂化，非常重要的，可以减少很多部件，多一个环节，多一个风险。

4.制造出传统方法无法加工零部件，极大增强了工艺的实现。内部是网状的，可以减轻重量，传统方法无法造成。

材料，比如陶瓷、碳业，用这个方法就比较容易了，包括符合材料，采用3D打印的方法就比较容易实现。促进绿色的制造模式，过去的这种，大家看，车间的污染很严重，这是打印机的人员来实现，因为我们的雾霾天气，很多对社会污染很重要，制造过程对环境污染是一方面，还有节约材料，减少排量等等。绿色制造模式，将来很多东西可以做成网状的东西，这是我们研究的，把这个做成网状的，材料减少70%，制造减少60%，材料减少也就是节省资源，减少污染、减少排放，进行绿色制造。很多过去实心的东西，想办法要做成空心的，网状的。从力学上来说，是不差的。但是重量减轻，材料减少。变革传统的制造模式，形成新形的制造体系，人人变成工厂，没有现在的物流，送什么货，将来送货是网上数字信息的传输。支撑个性化的定制，将来很容易可以实现，催生专业化的创新模式。

第二，国内外产业发展现状。美国的发展自从奥巴马讲话之后就开始热了，2011年6月，美国发布的政策。2012年美国政府宣布将在联合国建立一个以政府共同出资的做3D打印的制造公司，今年2月份，奥巴马专门提出了3D打印的技术之后，更加火爆，美国人是既做又宣传，欧洲人是埋头做，欧洲3D打印做得非常好。经济学杂志上写了一篇文章，我国，包括这次工业和信息化部组织多次的3D打印的规划，专家论证会，各地也热，包括很多企业，去年年底工程院提出了战略研讨会，发展战略研讨会的增产工程项目的成果之一，今年六月底之前验收。

产业方面，其中上午讲到的，是直接制造，这是一个新的技术，实际上这种技术还有怎么用于提升和改造传统的制造业？这种技术出来，不是传统的前期加工，怎么来提升和改造传统制造业，这个技术讲到的，这方面做了大量的工作，效益非常好。第一是传统铸造工业相结合，这是一个快速制造。现在这个技术传统的制造业是占主流的，怎么提升和改造？传统的模具制造相结合，还是大批量的，怎么用这个技术制造模具，特别是用于住宿、压缩，做任意随行的，让冷却效率更好，更均匀，还有一个我们现在做的，实现材料的整体成形，这个三维图形，很快得到这样的零部件，这个零部件跟锻件的水平是差不多的，通过传统工艺，现在新型的工艺出来以后要得到认证，只改变前端的。

直接制造，刚才已经讲过了。直接制造也可能做高分子复合材料，也是直接制作。这方面我们也做了很多的工作。这是我们做的牙齿，我们就不讲了。牙齿骨骼方面，发展趋势是打印软组织，这是一个发展趋势，大家正在研究，硬件方面是没有问题的。运用于文化创意领域，这个市场量非常大，电影领域，过去复杂的道具，科幻片等等，很多都可以用3D打印创造出来，用于日常生活，刚才讲过了，从头到尾全部打印，都可以实现，打印住房，我们现在打印房子零部件，这个用于创造制造行业的新模式，刚才郭戈已经说了。通过社会媒体推荐，客观销售这个市场，这个怎样产业化？这有很多的，现在网友做到的，设计出很多个性化的东西。

3D打印行业目前的现状怎样？据美国权威杂志2013年统计，3D打印行业产值增长28.6%，达到了22.04亿美元，这个产业每年增速非常高，或者不是直线增长，突然来一个增长也有可能，这种技术给传统产业、文化创意、医疗领域，带来的间接的社会效益是不可估量的，这个连续三年增长量是超过了20%。3D打印的一个瓶颈问题是材料的问题，打印牙齿骨头可以，打印心脏，这样子的材料，这是很重要的，材料是非常重要的。

2012年3D打印材料销售额是4亿多美元，现在目前主要以高分材料为主要的。3D打印服务的销售额，我买一个3D打印，给别人提供加工，这样达到7亿多美金，增长达到42.2%，今年3D打印以后，估计后面也在增长。3D打印机本身也接近20%。我们采用的材料是高分子，我们研发这样子的材料，以及打印机，这是很快的，这是第几代产品，做出的很多的零部件，另外一个我们做的就是材料采用片状的材料，还有我们采用的是大家写字的材料，现在我们发布到塑料、陶瓷、金属片，把材料变成片，前面的齐教授所说的，把金属熔化，这个片一卷，这是我们所做出的很多很多东西。

我们采用粉末状的材料，我们分为金属跟非金属两类装备。金属，我们非金属的3D打印技术，做的，客户的需要量，要量向大量开始，这需要整体打出来，三星打出来，这是不行业，要整体。一米四乘以一米四，大型社会面临的两个问题，做出的效率高不高，精不精，两个基础上到四个扫描的基础，这是两次的，四个同时做战，即保证效率，这是我们一个参展的设备，大家可以去看。我们有一系列的研发设备，满足不同客户的要求，这是我们比较大的一些设备，这是做蜡模，通过铸造得到这个零件，前端的工具提升和改造，后端的标准是有的。

这个道理是一样的。这时候跟621合作，跟欧洲合作的，这个是非常复杂的，整体造出来的，过去是要分开焊接的，现在整体做出来的一个蜡模，要进行热疲劳试验等等，3D直接打印出来了，动态的运行，现在还没有一系列的数据，需要拿出标准，长期的考核试验，过去是锻件，通过铸造的方法得出这个方案，这个可以。

3D打印我们可以直接打印出来各种塑料，符合材料等等很多文件可以打印出来。这是符合各种各样的材料，可以将纳米材料，各种添加剂做出来。另外传统的制造技术的结合，有些大型的，是用沙的。开发的发动机，只要把这个发到这里，发送到打印机上面，对应在上面，造到一起，这是要求一个量，这样的话要有一定的量，对性能有要求，汽车里面是是汽车零部件最复杂的，传统的方法，做的周期长，成本高。

另外，也可以做陶瓷，因为很多高额的浇筑是陶瓷性的，另外也可以用这种方法做出陶瓷。除了上面的非金属以外，我们也开发出了用激光直接选择6，李总介绍的，用激光在上面扫描，复杂精细的装备，今天我们这边来了两个装备，一台是大型的协同作战，另外一个是激光，直接熔化做金属的，做出来的，飞机的空芯叶片，精度是很高的，精密铸造的表面，需要配合的面加工一下，不配合的面不加工，达到这样子的一个部分。很多用于医疗、牙齿，用于临床应用。利用这种技术做模具，做出的模具，这样冷却起来，对他来说很容易，大家可以做出其他的工具，这个也可以打开看，抛开来看。这是做出来的模具。

另外，我们把这个技术和传统的热压技术结合，可以达到锻炼的标准，单位的标准要高，涡轮排量，钛合金涡轮，整体做出来的，性能达到锻炼的标准以上，再把它镶嵌和焊接。这个可以看到力学性，单位的标准，拉伸强度来说，锻炼是890多，整个是一千多的标准。超过了锻件的标准，625就非常好，通过锻件的标准，达到了锻件的水平。技术结合起来，里面是一种材料，外面是另外一种材料。结合的非常好。红的是一种材料，现在我们所做的，外面是红瓷，里面是金属，外面起保护作用，里面是金属，这是符合的。

3D打印技术的展望，目前运用最多的模型、圆形、高性能的制造，这是目前最多的，市场量最大的东西，未来在模具，我们在广东东莞这边，已经提出强烈的要求，要模具做冷却，医疗刚才提到了，电子方面刚才的教授已经讲过了，我们需要什么线路打印什么线路，将来可以把元器件一起打印上去，组织工程，生物制药，智能结构，在内部打印的时候，把传感器装进去，还有其他的位置领域，这种技术总结一下，3D打印技术和传统的加工，模具制造这两种技术相比，特点是无处不在，看得见的地方，都有可能。目前遇到的问题怎样提升3D打印技术的水平，效率很高，快打印出来一个零件，特别精准，模具快了，高精度，精度和传统的加工方法，别法比，性能还不能保证锻炼的水平，锻炼可以在高温旋转的领域，动态的领域，3D打印目前还没有人敢用，热疲劳的试验，这些是将来产业化的根本。

社会的网络和管理的模式，这个就不展开了，将来怎样推动这种技术的和应用。3D打印技术将来会广泛融入生活，不限于工业医学等等方面，还可以和文商农教育等等方面，每个小孩也许自己打印出来一个变形金刚出来，提高小孩的教育，中小学都要采用这样的技术，提高小孩子的创造力。

用3D打印机、3D打印技术可以随时随地并且高保真的把这个数字模型再现为实物。可以供我们研究，供我们展示，也可以用来作为未来修复的依据。它取代了传统的手工制模的工艺，在作品精细度、制造效率方面都带来了极大的改善和提高，对于有实物样板的作品在编辑、放大、缩小、原样复制等方面都能够更为直接准确，可以高效的实现小批量的生产，促进文化的传播和交流。它带来了大量的跨界整合和创造的机会，在最终生产环节之前把所有可能性充分验证完，以保证最终做出来的作品是独一无二、高保真、高品质的。对于该行业是一个革命性的进步。