包装印刷金属3D激光打印机初步调查报告.docx

(金属)3D激光打印机初步调查报告目录一.前言2二.3D打印机的几种技术简介2三.国外现状53.1代表性的企业/高校和3D打印机产品53.2国外打印案例（用3D打印机打印出来的东西）10四.国内现状144.1代表性的企业/高校和3D打印机产品14五.相关技术/难点20六.应用领域/发展趋势216.1革命(?)216.2应用领域226.3打印机价格226.4打印服务236.5全球销售额预测24七.目前的推广/应用的局限处/瓶颈247.1成本（耗材的价格）247.2打印材料（耗材）的多样性/可用性257.3打印的精度257.4打印的速度257.5成品力学性能267.6用户对3D绘图软件/CAD软件的掌握267.7知识产权的保护26八.公开的资源/资料278.1金属3D激光打印视频278.2开源3D打印机27九.个人初步感觉/建议29十.附一些名词解释2910.1粉末冶金2910.2掺镱光纤激光器3010.3振镜技术31作者：健朗王威达，2012年11月作者附言：本文是作者个人对3D打印技术（较侧重激光金属3D打印这块）的初步调研报告，是根据网络相关材料整理而成，给有兴趣关注、了解或从事3D打印技术、3D打印机和3D打印应用服务的个人（发烧友）和普通公司提供入门时的参考。本文数据和案例均引用自互联网，故个别数据和观点之间会有冲突的地方，都摆出来，供读者自行判断。一.前言3D打印机，英文“3D Printers”，3D 打印这个名称是近年来该产品针对民用市场而出现的一个新词，是通俗叫法，其实在专业领域它有其它学术名称“快速成形技术”(及“快速原型制造技术”、“增量制造技术”、“增材制造技术”)。快速成形技术(又称快速原型制造技术 Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，是一种不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形状，根据零件或物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。RPM 技术是在现代CAD/CAM 技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"，因此得名“3D打印机”。3D打印机的原理：3D 打印机可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。每个截面数据相当于医学上的一张CT 像片；整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。当然，整个过程是在电脑的控制下，由3D打印机系统自动完成的。二.3D打印机的几种技术简介3D打印机的技术：现在市面上已经有十几种不同的3D打印机的技术，其中比较成熟的有SLS、SLA、LOM 和FDM等方法。其中SLS 3D打印机技术简介如下：1989年，C.R.Dechard发明SLS（Selective Laser Sintering），利用高强度激光将材料粉末烤结，直至成型。这种技术的特点在于选材范围广泛，比如尼龙、腊、ABS、金属和陶瓷粉末等都可以作为原材料。SLS(Selective Laser Sintering)选择性激光烧结（以下简称SLS）技术最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carlckard（C.R. Dechard）于1989年在其硕士论文中提出的。后美国DTM公司于1992 年推出了该工艺的商业化生产设备Sinter Sation。几十年来，奥斯汀分校和DTM公司在SLS 领域做了大量的研究工作，在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作，并开发了相应的系列成型设备（g0.html）。国内也有多家单位进行SLS的相关研究工作，如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等，也取得了许多重大成果，如南京航空航天大学研制的RAP-I型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS 300激光快速成型的设备。选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。SLS 技术3D 打印机的工作原理：整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作时粉末缸活塞（送粉活塞）上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞（工作活塞）上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。对于金属粉末激光烧结，在烧结之前，整个工作台被加热至一定温度，可减少成型中的热变形，并利于层与层之间的结合。SLS 技术的特点：与其它3D 打印机技术相比，SLS 最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS 的成型材料。目前，可成功进行SLS 成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS 成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统，所以SLS 的应用越来越广泛。小结SLS 技术：3D 打印机技术中，金属粉末SLS技术是近年来人们研究的一个热点。实现使用高熔点金属直接烧结成型零件，对用传统切削加工方法难以制造出高强度零件，对快速成型技术更广泛的应用具有特别重要的意义。展望未来，SLS 形技术在金属材料领域中研究方向应该是单元体系金属零件烧结成型，多元合金材料零件的烧结成型，先进金属材料如金属纳米材料，非晶态金属合金等的激光烧结成型等，尤其适合于硬质合金材料微型元件的成型。此外，根据零件的具体功能及经济要求来烧结形成具有功能梯度和结构梯度的零件。相信随着人们对激光烧结金属粉末成型机理的掌握，对各种金属材料最佳烧结参数的获得，以及专用的快速成型材料的出现，SLS技术的研究和引用将进入一个新的境界。其他几种3D打印机技术简介如下：SLA 是"Stereo lithography Appearance"的缩写，即立体光固化成型法。用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料(液态光敏树脂原料)表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。1992年，Helisys发明LOM（Laminated Object Manufacturing），利用薄片材料、激光、热熔胶来制作物体。然而该3D打印技术的原材料一直仅限于纸等膜，性能较低下。LOM分层实体制造法（LOMLaminated Object Manufacturing），LOM又称层叠法成形，它以片材（如纸片、塑料薄膜或复合材料）为原材料，激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割，这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。LOM 常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，还可以直接制造结构件或功能件。1988年，Scott Crump 发明了一种3D打印技术FDM（Fused Deposition Modeling），并成立公司Stratasys。这个技术的特点是它能利用腊、ABS、PC、尼龙等热塑性材料来制作物体，具备性能优良的特点。FDM 3D 打印机技术简介如下：熔积成型（FDMFused Deposition Modeling）法，该方法使用丝状材料（石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝）为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度（约比熔点高1），在计算机的控制下，喷头作x-y 平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面，一层成形后，喷头上移一层高度，进行下一层涂覆，这样逐层堆积形成三维工件。FDM 技术的特点：该技术污染小，材料可以回收，用于中、小型工件的成形。成形材料：固体丝状工程塑料；制件性能：相当于工程塑料或蜡模；主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。（PS：目前国内外常见的个人级3D打印机多用此技术。）1993年，麻省理工大学教授Emanual Sachs发明Three-Dimensional Printing技术（3DP，非泛指的 3D打印技术），利用金属、陶瓷等粉末，通过粘接剂黏在一起成型。这种技术的优点在于制作速度快，价格低廉，但成品的强度较低。1995年，Z Corporation获得麻省理工大学的许可，利用该技术来生产3D打印机。基于微喷射粘结技术的三维打印（3DP），也可用于金属粉末快速成形，3DP技术用喷头代替激光器，它与当前应用较广泛的SLS技术相比，设备投资小、运行成本低、寿命长、维护简单、环境适应性好。基于微喷射粘结的3DP工艺的成形原理为：将制件的CAD三维模型根据工艺要求进行离散分层得到一系列的层片，按照这些层片的轮廓信息，铺粉装置逐层铺粉，且喷头喷射粘结剂微滴选择性地固化一层一层的粉末，形成各截面轮廓，并逐步有序地叠加成三维实体。但3DP工艺通过粉末的粘连而堆积成形，成形的制件具有疏松多孔的结构，这种结构会使制件的强度偏低，成形的制件需采用后处理强化工艺使组织致密化以提高其强度，且后处理工艺（如高温烧结、热等静压）会使制件体积严重收缩。因此，采用合适的后处理强化工艺使三维打印成形的零件或模具致密化而不发生明显的体积收缩是现阶段研究的重点和难点。目前，金属粉末三维打印成形的研究主要集中在成形工艺参数控制与优化、制件后处理强化工艺改进等方面，其目的是解决制件的精度和强度偏低问题。金属粉末3DP成形的制件通常采用的致密化处理工艺主要是高温烧结和热等静压，基于浸渗处理工艺的研究也有报道，制件经致密化处理后，其致密度可达98%，甚至可完全致密化。但经致密化处理后的制件线收缩率很大，使制件的最终尺寸产生较大偏差，难以得到近净产品，这是阻碍金属零件3DP快速制造工业化应用的关键所在。()除了上面几种最为熟悉的技术外，还有其他一些技术也已经实用化，如UV、三维打印技术、光屏蔽工艺、直接壳法、直接烧结技术、全息干涉制造等这里就不做详细介绍。三.国外现状3.1代表性的企业/高校和3D打印机产品除了上面已提到的国外的企业/高校及产品，下面再列举一些比较知名的：1996 年，3D Systems、Stratasys、Z Corporation公司分别推出 Actua 2100、Genisys、Z402产品，第一次使用了“3D 打印机”的称谓。2005 年，Z Croporation 发布Spectrum Z510，这是世界上第一台高精度彩色3D打印机。同一年，英国巴恩大学的Adrian Bowyer发起开源3D打印机项目RepRap，其目标是制造出“自我复制机”，通过 3D 打印机本身，能够制造出另一台3D打印机。2008 年，第一版RepRap发布，代号“Darwin”，能够打印自身50% 的元件，体积仅一个箱子大小。德国EOS公司的金属粉末烧结机-EOS金属激光粉末烧结系统设备（）。产品名称： EOSINT M270金属激光烧结系统。该设备采用EOS公司研发的DMLS技术（Direct Metal Laser-Sintering）进行金属件制作。EOSINT M270激光烧结系统采用的是Yb-fibre激光发射器，具有高效能、长寿命等特点。精准的光学系统能够保证模型的表面光滑度和准确度。氮气发生装置以及空压系统则使设备的使用更加安全。技术参数：最大成型尺寸 250mm×250mm×215mm建造速度 2-30mm3/秒层厚 20-100微米激光发射器类型 Yb-fibre激光发射器 200W光学系统 F-theta-lens扫描速度 最高速度为7m/秒支撑结构 无电源 220V，32A或380V，16A最大功率 5500W氮发生装置 标准压缩空气支持 7bar，20m3/小时产品尺寸系统 2000mm×1050mm×1940mm建议安装空间 3500mm×3600mm×2500mm重量 1130kg数据处理PC Windows操作系统软件 EOS RP Tools.Magics RP（Materialise）CAD接口 STL或其他可转换的格式网络 以太网产品认证 CE，NFPA可使用材料 不锈钢材料 钴铬钼合金MP1 钴铬钼合金SP1 马氏体钢 钛合金 纯钛 超级合金IN718 铝合金升级版M280技术参数：产品型号M280最大成型尺寸250×250×325mm建造速度2-30mm³/h激光发射器类型Yb-fibre激光发射器 200W;400W 光学系统F-theta-lens,高速扫描扫描速度最高速度为7m/s焦距100-500m电源支持32A最大功率8.5kW氮发生装置标准产品尺寸2200 mm x 1070 mm x 2290 mm重量1250kg软件EOS RP Tools,Magics RP (Materialise) CAD数据STL或其他可转换的数据PCWindows操作系统产品认证CE,NFPA美国3D SYSTEMS公司的产品：这款sPro 250 SLM商用型金属3D打印机为目前比较先进的制造系统，能够提供长达为320毫米（12.6英寸）的高工艺金属零件，具有出色的表面光洁度、精细的功能性细节与严格的公差。可以选择广泛范围的金属合金使用，包括铝和钛。sPro 250 SLM商用型金属3D打印机的应用领域包括产品质量原型的功能测试，具有有机或高度复杂的几何形状。快速小批量制造金属部件的其他应用范例包括：定制医疗植入物、轻量级航空航天和赛车部件、高效散热片、带有随形冷却管道的注塑模具镶件，以及牙帽、牙冠和牙桥。SLM工艺使用高功率激光逐层熔化直接来自CAD数据的金属细粉末，以创建功能性金属部件。每一层操作完后重新喷粉机系统将堆积厚度范围从20到100微米的一个新粉末层。SLM系统采用市售的气体雾化金属粉末产生完全致密的金属零件，包括不锈钢、钛、钴铬合金及工具钢的材料。这些系统在设计伊始均考虑到工具库或工人的需求，带有一个简单的触摸屏用户界面，便于管理粉末处理系统，结构坚固。只需选择满足客户特定应用需求的一种围护结构与材料。3D打印技术在美国已经产业化，目前有两家3D打印机制造巨头，分别是Stratasys（开发制订行业标准技术之一FDM）和3D Systems(3D打印技术的创始者)，均在美国纳斯达克上市，2011年营业收入分别为1.7亿美元和2.9亿美元。2011年3D打印市场规模17.1亿美元。不过，这一数字仅占全球制造市场的0.02%。以色列objet公司（）：Objet是快速成型和快速制造的光固化技术先锋，开发者，生产商及高精度，高分辨率三维打印方案的全球市场推广者。Objet系统都是基于经过市场证明的自身专利技术的光敏树脂喷射技术，使得极为复杂的三维部件都可以以高品质，高精度和高速度打印出来。Polyjet的打印头类似于行式打印机，沿着X轴前后滑动，在成型室里铺上一层超薄的光敏树脂。每铺完一层后，喷头架边上的紫外光球立即发射紫外光，快速固化和硬化每层光敏树脂。这一步骤减少了使用其他技术所需的后处理过程。每打印完一层，机器内部的成型底盘就会极为精确地下沉，而喷头继续一层一层地工作，直到原型件完成。精密的工具软件保证了所有的喷头能协调运作，能同步地往底盘上喷射等量的材料。这就产生了特别平坦和光滑的表面。成型时使用了两种不同的光敏树脂材料：一种是用来成型实体部件的成型材料，另一种类胶体的用来支撑部件的支撑材料。支撑结构的骨架先提前预排好程序用来配合复杂的成型件（如空腔，悬垂，底切，薄壁的截面）。成型完成后，只用一个水喷头就可以轻易地移除支撑材料，留下光滑的表面。南非科工研究理事会国家激光中心研究人员在激光添加制造技术（Additive Manufacturing），一种最新的快速成型制造技术上取得突破。该项技术的概念试验论证显示，其生产速度是现有的可商业化的选择性激光烧结技术的8.3倍。目前，利用该技术可以生产不超过500毫米的小尺寸部件，而当日揭牌的Aeroswift项目将致力于制造2mx0.5m 的大尺寸部件。这将有助于南非航空制造公司Aerosud在三年内跻身世界航空结构件制造的先进行列。南非科工研究理事会与Aerosud公司共同承担了南非科技部资助的Aeroswift项目，旨在开发制造速度快批量大的激光添加快速成型技术，为全球航天业制造金属钛部件。Aeroswift项目的关键是5千瓦IPG单光纤激光二极管发生器，它是激光添加制造技术的核心。国家激光中心希望在2012年底、2013年初完成该项技术设备的安装与测试工作，之后将其拆分，运至Centurion的航天谷，在那里重新组装并投入生产。南非Aerosud公司总经理在谈到其发展目标时表示，2013年该技术将在试验厂投入使用，然后再用一至两年时间进行实际开发并获得生产资质，2015年实现与全球航空公司合作，为其提供小批量、高附加值、复杂的钛金属部件。3.2国外打印案例（用3D打印机打印出来的东西）2010年3月，一位名为恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家设计出了一种神奇的3D打印机，它甚至可以“打印”出一幢完整的建筑。据恩里科·迪尼介绍，这种打印机的原料主要是沙子。当打印机开始工作时，它的上千个喷嘴中会同时喷出沙子和一种镁基胶。这种特制的胶水会将沙子粘成像岩石一样坚固的固体，并形成特定的形状，然后只需要按照预先设定的形状一层层喷上这种材料，最终就可以“打印”一个完整的雕塑或者教堂建筑。(打印房子)美国南加州大学Behrokh Khoshnevis教授预计，截至2050年，使用石灰、水泥为耗材的“3D打印房子”将实现，20小时内就能打印出一套房子，住510年都没有问题。意大利设计师Marco Giubelli使用三维打印机，帮助客户打印出了一个90米长大坝的3D模型，展示大坝建成后的样子。2011年，世界上首款应用3D打印技术的汽车“Urbee”在经过15年的艰苦研制后在加拿大亮相，这辆名为“Urbee”的汽车包括玻璃嵌板在内的所有外部组件都是通过大型3D打印设备生产。2012年8月，世界上第一辆3D打印赛车“阿里翁”，在德国霍根海姆赛道完成测试，最高时速达141公里。从设计到打印，“阿里翁”车身的出炉仅用时3周，所使用的3D打印机，能打印最大尺寸达到210×68×80厘米的零部件。(打印赛车威斯康星州工程师、业余枪械师迈克尔·格斯林克(Michael Guslick)日前使用Stratasys 3D打印机以及从网络上下载的设计图，成功打印出了AR-15步枪的下机匣，并把它变成了一支枪。迈克尔不是使用打印机来打印整只枪，步枪的其他部分，则是利用标准部件组装而成。迈克尔提供了一个早期步枪模型的图片，展示了一个打印的热塑下机匣，以及购买的金属上枪匣、枪管、枪柄和弹盒等。当然，迈克尔也没有制作弹药。但随着低端打印机可以打印金属和陶瓷材料，可能有一天，人们可以打印出一把完整的枪。(打印步枪)一款枪械的设计蓝图，发布在网络上供人任意下载，你使用家庭自备的机器就可以把枪的所有零件制造出来这是2012年8月在网络上发起的“维基武器”项目，发起者希望把制枪变成一种家庭作坊式的工作，而这一切都赖以一项名为“3D打印”的技术。首款“3D打印小飞机”SULSA已于2011年在英国成功试飞。据悉，这架由英国南安普敦大学工程师制造的世界上第一架“3D打印”小型无人驾驶飞机，包括2米长的机翼、整体控制面和舱门均是打印而成，可以在几分钟内不使用任何工具就组装完毕。d_XMjkwMjg0Nzg4.html，美国福布斯杂志报道称，空客公司的机舱设计师近日宣称将从打印飞机的小部件开始，最终在2050年左右用3D打印机打印出整架飞机。今年年底A380客舱将首次使用3D打印机生产的行李架；预计2050年左右，空客将利用3D打印机造出整架飞机的所有零件。据称，其打印机的体型可与飞机库大小比肩，打印技术制造的飞机重量将比传统型减轻65%。几乎在同时，波音公司也宣告未来有能力利用3D打印技术，不使用任何金属即可打造一块完整的飞机机翼。医疗行业也已利用3D打印机进行手术用骨骼部件的打印。据英国广播公司（BBC）网站2012年2月6日报道，2011年6月，荷兰一位颚骨感染的83岁老人成功安装3D打印机使用MRI数据打印的定制下巴植入物。比利时哈塞尔特大学宣布，比利时和荷兰的科学家利用三维（3D）打印技术制成了首个完整的钛基下颚，并成功将其移植给了一位83岁的老妇，这表明精准的3D打印技术可用于人体骨骼和器官的移植。科研人员通过核磁共振成像（MRI）获取了病患下颚的准确形状，并利用激光烧结3D打印机融化钛微粒，使其一层层融合，直至重塑出病患下颚的模型，却无需使用任何黏合剂。这种名为“附加生产”的技术利用高精度激光束，连续熔化很薄的钛金属粉末来制造器官。每层钛粉末都与上一层的截面黏合。1毫米厚度需要熔化33层钛金属粉末，而制造整个下颚则需要熔化数千层钛粉末。其外面也覆盖了与生物相容的陶瓷层，以便它附着于患者的面部。与传统的制造方法相比，3D打印技术使用的材料更少，生产时间也更短。此前最大规模的3D打印移植是2008年于芬兰实施的半个上颌骨移植，科学家通过将3D打印的钛微粒融入干细胞中，并植入病患的腹部才培养出了与生物兼容的组织。比利时3D打印公司Layerwise的总经理彼得莫瑟里斯也表示，这仅仅是个开始，“附加生产”技术可使LayerWise生产出更复杂的、符合病人需求的器官或移植物，在未来应用于更广范围的移植手术，而不仅限于人类骨骼结构的移植。视频:3D打印钛金属下颌骨首次植入人体Tg0.html打印人体器官德国夫琅禾费界面工程与生物工程研究所研究人员说，他们正在开发用立体打印机打印血管的新技术。利用3D打印和多光子聚合技术成功“打印”出了人造血管3D打印版的假肢已帮助3万名病人正常行走，1000万人正使用3D打印技术扫描患者耳朵轮廓后量身定做的助听器，牙医业扫描病患的每颗牙齿并使用3D打印机制造透明的隐性矫治牙箍。实际应用中，3D打印机的耗材还并不是很丰富，但应用骨粉、细胞介质和生物墨水作为耗材的3D打印技术也已被研发出来，然而距离大规模的生产还有待时日。但这些耗材竟然可以“打印”出人体的骨骼、器官甚至是鲜肉，真真让人惊叹。“骨骼打印机”产生的人造骨骼，除了精确仿真破损的骨骼区块，植入人体以后还能帮助受损的骨骼修补愈合，甚至能促使血管再生，作用类似桥梁。3D打印做成的鲜肉特别有弹性，而且烹饪后肉质松散有嚼头，丝毫不逊于真正的肉，就连肉里的微细血管都能打印出来。人们吃到“3D肉”的日子不会太远，因为美国泰尔基金会近日已投资成立了“鲜肉3D打印技术公司”，希望能够为大众提供安全放心的猪肉产品。今年7月，英国每日邮报报道称，美国宾夕法尼亚大学宣布用改进的3D打印技术打印出了鲜肉，这种利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉类相似的口感和纹理，就连肉里的微细血管都能打印出来。 英国研究人员也研制出一种能打印塑料或金属材质物体的立体打印机。这种打印机可以安装在商店里，让顾客打印自己设计的首饰甚至衣服和鞋子。法国学生卢克·富萨罗日前设计了一款高科技跑鞋。这款名为“为冠军设计”的跑鞋通过“附加制造技术”打造而成，材料主要是尼龙聚酰胺，重量只有96克，堪称全世界最轻的跑鞋。附加制造技术又称“3D立体打印技术”或者“激光快速成型技术”。荷兰时尚设计师IrisvanHerpen发布了他用3D打印机制作的锦纶立体服装。美国康奈尔大学研究人员研制出一种食物打印机，使用奶酪、巧克力、蛋糕糊等特殊“墨水”。可以制作出饼干、苹果派等多种食物。德国小提琴制作公司用3D打印技术制作出了一把斯特拉迪瓦里小提琴的复制品。纽约一家利用3D技术生产消费品的公司Quirky拥有20万的注册用户，他们在线搜集用户的创意，产品设计图纸，用3D打印机以最快的速度成型，设计者常从一个创意就获得不少的收入，有的用户一年能赚几万美元。美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影侏罗纪公园、阿凡达、钢铁侠以及复仇者联盟中都有应用。日本一家公司推出了面向个人的“Baby复原服务”，只需提供婴儿在母亲肚子里的X光照片，他们便可以复原成三维图像后，打印出一个肚子里的婴儿模型作为纪念。四.国内现状 总体感觉：国内对此的科研水平一点不弱、有自己特点、不少地方甚至领先，但在 民用、工业用的 商用3D打印机产品的开发方面、3D打印的应用服务方面，即3D打印产业化方面较弱。参见下文。4.1代表性的企业/高校和3D打印机产品中国从1994年开始研究3D打印，北京隆源公司于1995年成功研发了一台AFS激光快速成型机，随后华中科技大学也研制出了SLS快速成型机。由亚洲制造业协会联合华中科技大学、北京航空航天大学、清华大学等权威科研机构和3D行业领先企业共同发起的中国3D打印技术产业联盟正式宣告成立：2012年10月15日下午，由亚洲制造业协会组织召开的中国3D打印技术研讨会在北京国际饭店举行，与会专家学者和企业家分别就“3D打印技术的现状与前景展望”、“3D打印技术与传统制造业结合”，“我国3D打印技术与国际差距”，“3D打印技术的技术障碍和应用”等议题展开深入研讨。在研讨会上，通过了中国3D打印技术产业联盟章程，选举产生了组织机构，北京航空航天大学材料学院王华明教授被推举为首任理事长，华中科技大学史玉升教授被推举为第一副理事长，亚洲制造业协会CEO罗军，湖南华曙高科有限公司总裁许晓曙，南京紫金立德电子有限公司总裁连宁被推举为副理事长，清华大学颜永年教授被推举为首席顾问，武汉滨湖机电科技公司、中航激光公司、无锡飞而康快速制造公司，杭州铭展网络公司、昆山永年先进制造公司、以色列objet公司被推举为创始会员。与会专家一致认为，3D打印技术作为制造业领域的一次重大技术革命，已经广泛应用到航空航天等军事领域和大型复杂构件的一次成型制造，是传统制造技术与新材料的完美结合。当前，我国在3D打印技术的核心领域已经与美国3D公司，以色列objet公司等国际巨头基本处于同一水平。但是，在材料和软件开发，装备等方面，还有一定的差距。据了解，国内快速成型系统的科研团队主要包括清华大学颜永年团队、华中科技大学史玉升研究团队、西安交通大学卢秉恒团队，及北京航空航天大学王华明团队等。北京航空航天大学材料学院王华明教授是国内激光成型技术的领军人物。王华明教授：航空材料与结构研究部“首席科学家”，国内激光制造的学术带头人，“北航团队”领头人，在钛合金结构激光快速成型工艺、成套工艺装备及工程化的研究方面有十多年的研究经验(搞了十多年了哦)。从媒体报道及学术文章看，王教授提出“激光熔覆多元多相过渡金属硅化物高温耐磨耐蚀多功能涂层材料”研究新领域，研制出迄今世界最大、拥有核心关键技术的飞机大型整体钛合金主承力结构件激光快速成形工程化成套装备，制造出中国最大的大型整体钛合金飞机主承力结构件，并通过装机评审。我国成为目前世界上唯一掌握飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家。王教授论文主要集中在激光加工航空部件领域，研究主要集中在工艺和材料上（目前研究方向为“定向生长柱晶钛合金激光区域约束熔铸冶金材料制备与发动机叶片等复杂零件激光直接成型新技术”等。但由于技术的相通性，其成果也可以应用于其它大型金属结构件）。在该领域的研究领先全球，具备产业化基础。北航与沈飞601所研制出全世界最大的激光成型钛合金主承力结构件：489f647f010182xh.html在解决激光成形过程中零件严重“变形开裂”和内部缺陷和内部组织”控制等长期制约该技术发展的重大“瓶颈难题”上,除北京航空航天大学取得了可喜突破外,国内外迄今一直未能取得实质性进展,致使目前大型金属构件激光快速成形技术研究在国际上落入“低潮”,国际上大部分从事激光快速成形技术研究的单位大多转向零件“激光修复”领域。2012年8月25日，南风股份公告决定投资“重型金属构件电熔精密成型技术产业化项目”。 据披露，这种技术广义的说法就是国际上流行的3D打印技术，以金属粉末、丝材为原料，通过高能束熔化沉积“直接生长”，从CAD模型完成高性能重大型金属构件成型。项目总投资为1.7亿元，内容包括重型金属构件电熔精密成型技术的研发、工程化装备的研制以及产业化的实施，应用前景在核电、火电、水电、冶金、化工、船舶等行业高端重型装备制造等领域。所需资金由控股51%的子公司南方风机研究所自筹。而南方风机研究所的二股东、持股31%的王华明可谓该3D打印领域国内最权威的专家之一，王华明现任北京航空航天大学材料科学与工程学院教授、博士生导师、“北京市大型关键金属构件激光直接制造工程技术研究中心”主任、“大型整体金属构件激光直接制造教育部工程研究中心”主任。问：公司投资的3D打印项目市场前景怎样？南风公司：这个项目严格意义来说不算是“3D打印”，3D打印是指针对微型产品，我们则是针对重型金属构件，应用领域不同，这个不能混为一谈。（注：这只是南风公司的观点）问：出过样品吗？南风公司：已经有一些核电方面的样件做出来了。在南风股份之前，中航重机也瞄上了王华明研究团队。在2011年7月，中航重机加上中航（沈阳）高新科技有限公司、中航投资控股有限公司（现ST航投）、北京工业发展投资管理有限公司、北京北航资产经营有限公司、王华明及其研发团队等6家合资创办中航激光(“中航天地激光科技有限公司”)，注册资本1亿元，中航重机持股20%。中航激光正在实施“大型钛合金结构件激光快速成型技术”产业化。为激光快速成型技术的产业化搭建了平台。中航激光主要发展激光快速成型技术，以钛合金等金属粉末为原料，通过激光熔化逐层沉积（“生长制造”），直接由零件CAD模型一步完成高性能大型整体结构件的成型("近净成形")。激光快速成形技术，通过"技术创新"，摆脱对传统大型锻造等重型高端装备的依赖，为我国大型整体钛合金结构件等高端装备零部件的"制造技术瓶颈"提供了一条新的技术途径，在航空、航天、船舶、核能等高端装备制造以及高端民品零部件加工等领域具有应用价值和较为广阔的应用。中航激光的激光快速成型技术具有成本低、制造周期短、零件材料利用率高等特点，居于世界领先地位。上面提到的王华明，与南方风机研究所股东王华明为同一人。也就是说，中航重机与南风股份的技术靠山，都是北航。中航重机与北航合作发明了钛合金大型结构件激光快速成型新工艺，研制出具有一系列 “原创”核心关键技术、迄今世界最大的大型钛合金结构件。2009年10月，北航与上海飞机设计研究所用时不到两个月，实现了我国首架大型客机C919机头工程样件Ti-6Al-4V钛合金主风档窗框大型复杂结构件的激光成型制造、热处理、数控加工和交付应用，同时也是世界上首次实现激光成型钛合金构件在民用客机研制上的应用。问：中航激光如今业务怎样？中航激光公司：已经在做一些钛合金、高温合金产品，现在做的都还是军用品。问：以后打算怎么发展？中航激光公司：打算立足航空，然后向其他方向拓展，但没必要向下延展，我们做的都是高端产品。银邦股份亦是同样在借力的淘金者。2012年8月15日，银邦股份与无锡安迪利捷贸易有限公司签订框架协议，合资成立飞而康快速制造科技有限责任公司，新公司主营业务暂定为高密度、高精度粉末冶金零件、各类新材料与复杂部件的研发、生产、销售。其中主营业务中有部分产品涉及激光快速成型技术，该技术是金属3D打印技术中的一种。将利用3D打印技术之一的激光快速成型技术，生产高密度、高精度粉末冶金零件以及医疗器械零部件等产品。资料显示，银邦股份的合作伙伴无锡安迪利捷贸易有限公司的实际控制人为吴鑫华，现任英国伯明翰大学多学科研究中心教授、先进材料设计和加工研究室主任以及英国材料协会院士。问：3D打印生产所需的3D打印机设备从何而来？金属粉末原料是公司自己生产的产品吗？公司：我们的生产设备是从欧洲进口的，生产所需的金属粉末原料暂时也是从国外进口的。未来公司将自己进行金属粉末的生产。NBD：既然生产设备是公司进口的，如果其他公司进口同样的设备，是不是也能生产出与公司相类似的产品？公司：不可否认，生产设备是非常关键的，但并不是说有设备就能轻易生产出合格的产品，还涉及一系列关键的技术和工艺参数，这些对最终成品的性能有重要影响。华中科技大学史玉升研究团队正力图通过武汉滨湖机电技术产业有限公司使研究成果商业化，滨湖机电的股东中就有资本市场声名显赫的深圳创新投资集团。在经过近20年的研发，国内的3D打印设备也在不断取得突破，华中科技大学材料学院副院长史玉升教授的研究团队开发的1.2米×1.2米的“立体打印机”（基于粉末床的激光烧结快速制造装备），是目前世界上最大成形空间的快速制造装备，远远超过国外同类装备水平，并因此获得2011年国家技术发明二等奖。据了解，从1991年开始，华中科技大学研究团队开始快速制造技术研发工作(研发了20年哦)，2002年开发出工作面为05米×05米的装备，超过了当时代表国际最先进水平的美国3D系统公司；2005年研制出了工作面达1米×1米的装备，远远超过国外同类装备。随后，史玉升研究团队在“大工作面粉床预热温度场均匀控制装置及方法”和“高强度大型激光烧结制件的粉末材料制备及成形工艺”等影响大型复杂制件整体成形的关键技术方面取得了突破，研制成功工业级的12米×12米快速制造装备，这是世界上最大成形空间的此类装备，超过德国EOS公司最大成形空间073米×038米和美国3D系统公司055米×055米的同类产品，使我国在快速制造领域达到世界领先水平。这项技术与装备的研发解决了新产品开发周期长、成本高、市场响应慢、柔性化差等问题，尤其适合动力装备、航空航天、汽车等高端产品上关键零部件的制造。如空心涡轮叶片