工業(yè) 3D 打印，也稱為增材制造，是用于使用數(shù)字文件開發(fā) 3D 對象。工業(yè) 3D 打印使用連續(xù)分層材料的增材過程來創(chuàng)建對象。由于材料的和利用，3D打印在開發(fā)定制產(chǎn)品方面已獲得各行業(yè)的認(rèn)可。由于材料浪費減少以及生產(chǎn)時間和成本降低，工業(yè)部門采用 3D 打印的情況有所增加。早些時候，3D 打印于快速生產(chǎn)原型。然而，隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用的增加，3D 打印越來越多地用于工作條件下原型的功能測試和終產(chǎn)品的開發(fā)。工業(yè) 3D 打印技術(shù)的主要應(yīng)用是消費品、、航空航天和汽車等行業(yè)。

工作原理

　　激光3D打印的工作原理基于激光聚合技術(shù)，即通過激光束照射光敏材料，引發(fā)材料分子的聚合反應(yīng)，從而實現(xiàn)材料的固化。這一過程分為多個層級進(jìn)行，每一層都根據(jù)三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描固化，層層參加，終形成完整的三維實體。相較于傳統(tǒng)的減材制造和等材制造技術(shù)，激光3D打印的增材制造方式地提高了材料利用率，降低了制造成本，同時賦予了產(chǎn)品設(shè)計更大的自由度。

工作原理
激光 3D 打印設(shè)備基于激光聚合技術(shù)或激光燒結(jié)技術(shù)，通過激光器產(chǎn)生高強度激光束，掃描儀根據(jù)三維模型數(shù)據(jù)控制激光束路徑，照射光敏材料或粉末材料，引發(fā)材料分子聚合反應(yīng)或燒結(jié)，工作臺支撐固定物體，控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)各部分工作，層層固化或燒結(jié)材料，終形成三維實體。

工作原理大揭秘?
激光 3D 打印設(shè)備的神奇之處，源于它特的基于激光聚合技術(shù)的工作原理。想象一下，有一個裝滿了神奇 “液體” 的容器，這個 “液體” 其實是一種光敏材料，就像被施了魔法的精靈，等待著被激活 。?
激光器作為整個設(shè)備的 “能量源泉”，發(fā)射出高強度的激光束。這束激光就像是一把的 “畫筆”，在計算機預(yù)先設(shè)定好的三維模型數(shù)據(jù)的指引下，開始了它的創(chuàng)作之旅。掃描儀如同一個忠誠的 “向?qū)А?，地控制著激光束在三維空間中的移動路徑 。?
當(dāng)激光束照射到光敏材料時，奇妙的事情發(fā)生了！材料分子吸收了激光的能量，瞬間被激發(fā)，引發(fā)了聚合反應(yīng)。原本流動的液體，在激光的照射下，迅速固化，就像被定格的時間一樣，形成了我們所需要的形狀的薄層。一層接著一層，每一層都根據(jù)三維模型數(shù)據(jù)地掃描固化，就像搭建積木一樣，層層疊加。工作臺穩(wěn)穩(wěn)地支撐和固定著打印中的物體，確保打印過程的穩(wěn)定性，而控制系統(tǒng)則如同設(shè)備的 “大腦”，有條不紊地協(xié)調(diào)各部分的工作，終，一個完整的三維實體在這種神奇的工藝下誕生了 。

當(dāng)前，激光 3D 打印設(shè)備在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，中美兩國在這一領(lǐng)域的競爭與發(fā)展備受矚目 。?
美國在激光 3D 打印技術(shù)方面一直處于世界地位，尤其在技術(shù)領(lǐng)域，如復(fù)雜金屬零部件的打印、生物 3D 打印以及人工智能輔助設(shè)計等方面，優(yōu)勢明顯 。美國的科研機構(gòu)和企業(yè)每年都會投入大量的資金用于研發(fā)，不斷推動技術(shù)的創(chuàng)新和突破 。例如，美國的通用電氣（GE）公司在航空發(fā)動機零部件的 3D 打印制造方面取得了顯著成果，其采用 3D 打印技術(shù)制造的 Leap 發(fā)動機噴油嘴，已經(jīng)實現(xiàn)了批量化生產(chǎn) 。這些噴油嘴不僅性能，而且通過 3D 打印技術(shù)實現(xiàn)了復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高了燃油噴射的效率和均勻性，從而提升了發(fā)動機的整體性能 。?
中國在激光 3D 打印領(lǐng)域也取得了長足的進(jìn)步，雖然在部分技術(shù)上與美國仍有一定差距，但在應(yīng)用層面的普及和產(chǎn)業(yè)化方面表現(xiàn)出色 。中國擁有龐大的制造業(yè)基礎(chǔ)和市場需求，這為激光 3D 打印技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的空間 。在教育領(lǐng)域，許多學(xué)校引入 3D 打印設(shè)備，開展創(chuàng)新教育課程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力 。在消費市場，3D 打印技術(shù)被廣泛應(yīng)用于個性化定制產(chǎn)品的生產(chǎn)，如定制化的珠寶、家居裝飾品等，滿足了消費者對于個性化和特性的追求 。在中小企業(yè)的定制化生產(chǎn)方面，3D 打印技術(shù)可以幫助企業(yè)快速制造出小批量、個性化的零部件，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率 。?
在應(yīng)用領(lǐng)域，中美兩國在航空航天、醫(yī)療等關(guān)鍵領(lǐng)域的競爭尤為激烈 。在航空航天領(lǐng)域，美國通過技術(shù)封鎖和出口管制等手段，試圖保持其在關(guān)鍵技術(shù)上的控制地位 。然而，中國憑借著自身的努力和創(chuàng)新，在自主研發(fā)方面取得了重要成果 。中國已經(jīng)實現(xiàn)了激光立體成型的飛機構(gòu)件在飛機上的應(yīng)用，并且在不斷推進(jìn) 3D 打印技術(shù)在民用航空領(lǐng)域的應(yīng)用 。在醫(yī)療領(lǐng)域，美國在復(fù)雜器官打印等技術(shù)上有所突破，而中國則在醫(yī)療器械和植入物等應(yīng)用領(lǐng)域的商業(yè)化進(jìn)程中加速發(fā)展，通過 3D 打印技術(shù)制造的個性化醫(yī)療器械和植入物，已經(jīng)在臨床上得到了廣泛應(yīng)用 。

技術(shù)復(fù)雜性也是激光 3D 打印設(shè)備面臨的一個挑戰(zhàn) 。3D 打印涉及到多個學(xué)科領(lǐng)域的知識和技術(shù)，如材料科學(xué)、光學(xué)、機械工程、計算機科學(xué)等 。這就要求操作人員不僅要掌握 3D 打印設(shè)備的操作技能，還需要具備相關(guān)學(xué)科的知識 。然而，目前這樣的復(fù)合型人才相對匱乏，這在一定程度上限制了激光 3D 打印技術(shù)的推廣和應(yīng)用 。此外，3D 打印過程中的工藝參數(shù)眾多，如激光功率、掃描速度、層厚等，這些參數(shù)的設(shè)置對打印質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響 。如何優(yōu)化這些工藝參數(shù)，以獲得佳的打印效果，也是一個需要深入研究的問題 。?
材料的限制同樣不容忽視 。目前，適用于激光 3D 打印的材料種類仍然相對有限，而且這些材料的性能也有待進(jìn)一步提高 。在塑料材料方面，雖然有多種塑料可供選擇，但它們的強度、耐熱性等性能往往無法與傳統(tǒng)的塑料成型工藝相媲美 。在金屬材料方面，一些的金屬材料，如鈦合金等，雖然具有的性能，但由于其熔點高、加工難度大等原因，在 3D 打印過程中容易出現(xiàn)裂紋、變形等問題，影響打印質(zhì)量 。此外，材料的兼容性也是一個問題，不同的材料在打印過程中可能會出現(xiàn)相互排斥或結(jié)合不牢固的情況，這也限制了多材料打印的發(fā)展 。?
五、未來趨勢瞭望臺