摘 要：随着近年来我国科学技术水平的发展，3D打印技术也实现了显著进步。针对目前国内3D打印技术的不断发展和完善，我们不能安于现状，而是应该寻求发展和突破，从而在获取显著发展成绩的同时，实现对项目的创新。基于此，本文就将对3D打印技术发展现状和关键技术进行研究，希望对这项工作的开展提供有效帮助，实现我国3D打印技术行业领域的先驱发展。

关键词：3D打印技术;现状;关键技术

3D打印技术也是一种增材制造技术手段，和传统的机加工手段有着较大差异，是在离散和堆积原理上实现的一种制作技术手段。这项技术借助计算机形成零件模板，从而将其切成一定厚度的薄片，在3D打印设备中有规律的堆叠出三维的零件。这种制作技术不需要借助道具或是模具，就能完成传统技术无法实现的工艺手段，同时还可以在简化生产工序的过程中，有效控制工作周期。针对这种情况，本文就将对3D打印技术的发展情况进行详细研究，希望对这项工作的开展提供更准确的指导作用。

一、3D打印技术的定义

在2011年的时候，著名经济刊物将3D打印作为封面文章，主要对3D打印技术的发展情况进行介绍和研究，文中提到，在今后的社会发展中，将会有越来越多有个性的产品需要在3D打印技术的帮助下进行，因此3D打印技术的出现必然会对世界制造行业的发展产生重要影响[1]。这也让国内外新闻媒体认识到，今后3D打印产业将有着十分广阔的发展前景，是今后我国研究和发展的重要技术之一。3D打印技术中涵盖了很多技术，比如机电控制技术、数字建模技术等等，有着较高的科技含量。3D打印技术最突出的魅力就是这项技术不需要特定在工厂操作，此外在技术的发展和普及过程中，仅仅依靠桌面打印机也可以打印出小物品，而且，人们可以将其放在办公室商场甚至卧室等等。针对自行车车架、汽车方向盘或是飞机零件等大型产品，则要借助更大的打印机和更大的放置空间对技术进行应用。由于3D打印技术可以在工作中不依靠各种机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，因此其不仅能为我们的生产生活提供便利帮助，还能极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本，所以在当前生活中的优势作用十分显著。此外，3D打印技术在我国众多领域中都得到了应用和发展，使得医学、建筑等行业的创新发展都提供了更大的可能性。

二、3D打印技术在国外发展情况

在技术发展的几十年中，3D打印技术得到了显著进步与发展，打印工作中应用的材料品种不断增加，这也使得打印结构出现了复杂化发展趋势

经研究发现，3D打印技术已经有了很多年的发展历史，随着第三次工业革命的发展，这一技术也受到了国内外众多公司、高校和研究院的关注，在二十世纪八十年代，美国一家公司研发出了第一款工业化的3D打印设备。在几十年的研究和发展中，这一技术已经实现了明显发展和进步，无论是在材料厚度还是技术精准度上都已经实现了较大进步。

在3D打印技术发展背景下，美国在上世纪九十年代也对激光熔融沉积成型技术进行了研究和发展。AeroMet公司在短短三年的时间内就实现了3D打印技术在飞机零部件中的应用，这也在很大程度上推动了这项技术的进步与发展[2]。

三、3D打印技术在我国的发展现状

由于我国对3D打印技术的研究和发达国家相比比较慢，所以在技术发展中仍然存在很多需要改进的地方，经过大量工作人员的努力和创新，我国当前已经初步形成了以高校为核心力量的发展格局，很多关键技术也得到了较大进步，在市场中更是构建起了相关的规模。

（一）构建起了高校为核心的技术研发体系

在我国发展中，像北京航天航空大学、北京大学等高等院校为了在技术发展中得到更大的优势，相继构建了3D打印技术研究中心，这些高校目前研发和创新的3D打印机已经基本达到了世界先进水平，这也成为了我国3D打印技术发展的重要动力[3]。比如，西北工业大学主要对金属材料的科技研发进行创新。清华大学对ABS材料工艺的研究，都可以被有效应用在3D打印材料的研发和创新中。

（二）3D打印技术产业化进程显著，构建了相关的产业市场

目前，针对高校和科学研究院的3D打印技术研究成果，发现我国已经涌现出越来越多的增材制造设备单位和企业。比如北京太尔时代科技有限公司就在发展中实现了对控制系统、打印材料的有效研发，拥有了自主产权。针对我国对3D打印技术发展数据的研究发现，截止2015年，我国3D打印市場规模已经超过50亿美元，在2018年一年中，这一数据更是实现了翻倍增长，超过了100亿美元。并且针对这一趋势发展，在未来几年中，我国的3D打印技术仍然会保持每年一倍的速度进行增长，也就是不出几年就可以实现几百亿美元的突破。

（三）总体水平提升迅速，金属3D打印技术处于全球领先位置

在近年来的发展中，3D打印技术逐渐受到了人们的关注和重视，因此这项技术也被越来越广泛的应用到了各行领域中。所以3D打印技术更是受到了国家和科研人员的重视，这也是当前我国3D打印技术不断发展和进步的重要基础。由于很多3D打印技术生产出来的产品会存在一定变形、边角翘起的情况，所以我国更是研发了相应的金属3D打印技术，实现了激光成型技术的技术突破，将原本这些问题进行了有效改进，我国也成为了当前世界上最早选择激光烧结技术对金属零件问题进行处理的国家[4]。比如，北京航空航天大学的3D打印技术工作室和西北工业大学3D打印技术团队在合作过程中，将这项先进技术应用有效应用于客机挡风窗中，大大降低了客机重量，提升了飞机运行的安全性。

四、3D打印的关键技术研究

（一）熔融沉积成型

这项技术主要是借助细丝状的塑材料作为创新原料，借助挤压喷手段，在软件技术作用下完成逐层堆积，从而实现对实体零件的掌握。目前熔融沉积成型技术是一项最常见的3D打印技术，有着较为成熟的技术优势，和其他技术相比，这项技术成本比较低廉，应用范围相对比较广泛[5]。

（二）光固化立体成型

这项技术需要利用紫光对光敏聚合物进行逐层扫描，确保原本的液态形式转变为固态，从而实现成型要求。这种技术手段的实体相对比较复杂，并且技术实现的精准度更高，但是需要花费较高的成本。

（三）分层制造技术

这项技术主要以超薄片作为基础原料，并在每层薄片上都需要涂抹热熔胶，从而将每个薄片粘合在一起，是一项全新的成型技术。这种技术通常被应用在面积较大的零件制造中。

（四）电子束选区熔化

这项技术需要在真空条件下进行，电子束是最主要的热源，金属粉末为主要材料，通过逐层对金属粉末进行散布，只有这样才能在电子束的热作用下对金属粉末进行熔化，实现材料的固化技术[6]。

五、3D打印的关键技术问题

（一）对3D打印粉末质量和获得量进行提升

通常情况下，对3D打印质量产生影响的因素比较多，包括材料流动性、粉末粒度、气体含量等等。比如，3D打印技术对粉末适应性要求比较低，几十到几百微米范围都能对其进行应用，细粉末通常适合应用在更精细的结构中，而粗粉末则更适合应用在大尺寸加工结构上，但是当粉末粒度小于40微米，粉末的稳定性就将大大降低，不利于材料成型[7]。如果粉末粒度较大，则需要借助大功率设备开展工作，过多的热输入很容易对材料力学性能产生影响。此外，粉末价位也是对3D打印质量产生影响的重要因素之一，特备是钛合金细粉。在此种背景下，更需要研究人员不断提升粉末质量，从而实现获得率的提升。

（二）制定合理的3D打印制件无损检测技术规范

这一制度主要是针对金属3D打印而言，金属3D打印的本质是焊接，但是对工作中出现的气孔、裂缝问题并不能做到有效预防。在此种背景下，就需要构建起更适合3D打印零件的技术规范，从而对工作问题进行有效处理。此外，由于3D打印件的结构组成相对比较复杂，所以在實际工作中很容易对无损检测技术带来负面影响，甚至是麻烦。如果在此环节中仍然采用传统工作形式进行检测，很难对工作中的问题进行有效检测，因此需要工作人员对全新检测方式和装备进行探索，在不断创新和发展中提升技术水平。

（三）对3D打印设备的能力和研发监控系统进行完善

在对激光进行熔融沉积成型技术研究中，我们需要首先对送粉环节稳定性的提升，这也关系着送粉器自身工作的稳定性与精准度。但是，即便送粉系统十分精密，受到粉末质量的影响，仍然会对打印的零件质量产生影响。所以我们就需要针对监控系统的优化，实现对打印质量的提升。

六、3D打印技术的发展前景

在2011年提出的3D打印技术权威报告中明确指出：目前全球范围内3D打印产业产业在未来二十年中将以每年26%以上的概率进行增加。在2020年，预测这一行业可以实现百亿美元的突破。但是经过实际研究，当前3D打印技术已经处于一个明显的瓶颈阶段，所以要想实现对这项技术的规模化生产，未来仍有很多工作需要完善，特别是技术上更要进行问题的突破。总而言之，在今后技术年发展中，3D打印技术的发展前景仍然十分广阔。但是由于这项技术产业仍然存在不完善的情况，所以在短期内不会得到更为显著的发展。针对这种情况，需要加强对技术的研究和突破，从而为3D打印技术在市场中的发挥在那占据更大空间。

结束语

综上所述，随着第四次工业革命的发展，制造行业为了迎合市场发展趋势也加强了对新技术的融合，比如先进的信息技术、材料技术、3D打印技术等等。可以说随着新材料的研究和应用，3D打印技术应用的范围也将更为广泛。虽然当前我国和一些先进欧美国家在技术发展上仍然存在较大差距，但是相信在高校创新和科研人员的不断努力过程中，3D打印技术也将逐渐发展为一项健全、完善的产业化体系，并在今后群众的生产生活中发挥更显著优势作用，实现我国制造业发展水平的稳定提升。

参考文献

[1] 张学军，唐思熠，肇恒跃，等.3D打印技术研究现状和关键技术[J].材料工程，2016，44（2）：122-128.

[2] 王凡.3D打印技术研究现状及关键技术[J].当代化工研究，2017，15（8）：137-138.

[3] 胡嵩晗，胡媛茜，李根，等.3D打印技术研究现状及技术探究[J].科技展望，2016，32（25）：282.

[4] 刘伟.彩色3DFDM打印关键基础技术[J].中国铸造装备与技术，2016，55（4）：15-17.

[5] 贺强，程涵，杨晓强，等.面向3D打印的三维模型处理技术研究综述[J].制造技术与机床，2016，19（6）：54-57，61.

[6] 黄淼俊，伍海东，黄容基，等.陶瓷增材制造（3D打印）技术研究进展[J].现代技术陶瓷，2017，38（4）：248-266.

[7] 李小丽，马剑雄，李萍，等.3D打印技术及应用趋势[J].自动化仪表，2014，35（1）：1-5.