3D打印：引领科技与产业变革的核心技术之一

为解决疫情防控中应急物资短缺的难题，美国、意大利等国纷纷利用3D打印机生产呼吸机配件、个人防护面罩，甚至还创建了在线论坛，用于政府、医院、非政府组织发布需求，以及业内人士分享经验等。3D打印在全球疫情防控中发挥的作用，反映出这项技术普及度的提高和应用领域的扩展。

3D打印，也称增材制造，是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实物的新兴制造技术。近年来，世界主要国家纷纷加大力度支持3D打印技术，全球3D打印产业高速发展。小到儿童玩具、工艺品，大到飞机、火箭中使用的高度复杂零部件，3D打印机已广泛应用于诸多领域。2019年，全球3D打印产业规模达120亿美元左右，同比增长近30%。

3D打印产业的快速发展是多方面因素共同推动的结果。一是研发投入的增长使得技术不断完善，3D打印机功能更强、成本更低、速度更快。2012年起3D打印领域专利申请量快速增长，年增长率超过40%。二是打印材料种类不断丰富，推动3D打印机应用范围扩大。3D打印材料主要包括金属材料、高分子材料和陶瓷材料，其中塑料仍是使用最多的材料，但金属材料增长很快，2018年使用率提高到了36%左右。金属材料的广泛使用带动了工业级3D打印机销售的增长，推动3D打印由消费级市场向高端制造市场拓展。三是汽车、电子、航天、医疗、制鞋等行业为了加快产品开发、改进产品性能、提高用户需求响应速度，积极探索3D打印技术在工业生产中的应用。四是中小学和教育培训机构设立3D打印相关课程，推动桌面3D打印机在学校、家庭和中小企业中普及。

3D打印无需开模、一体成型、生产周期短，特别适用于生产及快速交付结构复杂产品、小批量产品，因此被广泛用于原型制作、定制生产以及复杂零部件制造等领域。不过，3D打印也存在明显短板：3D打印机售价高、产品制作时间长，不具备规模经济性，大批量产品的生产成本明显高于传统加工方式；打印材料价格较高，种类非常有限，材料强度、加工精度等方面与传统精密加工方式仍存差距。总体来看，3D打印与传统制造工艺各有千秋，二者不是替代关系，未来应在各自擅长的领域发挥作用。

3D打印被视为引领新一轮科技革命和产业变革的核心技术之一，发展前景广阔。随着经济发展和生活水平提高，消费者更加追求个性化的需求，3D打印将与机器人、人工智能等技术一起，提高制造业生产线的柔性化程度，以更低成本生产定制产品，推动制造业生产方式由大规模生产向个性化定制转变。同时，凭借节约仓储和物流成本、快速响应本地市场的优势，3D打印将推动制造业向本地制造模式发展。此外，3D打印教育深入推广将会推动创客运动的兴起，家庭打印机、小型3D打印店更加普及，人们将能够制造自己设计的产品。未来，随着3D打印机、材料和后处理技术的发展，3D打印的应用领域将不断扩大。
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