作為一種全新的制造方式，3D打印的確正在給傳統(tǒng)的制造工業(yè)帶來深遠的影響，3D打印被業(yè)界譽為“第三次工業(yè)革命”的引領(lǐng)技術(shù)。

      相對于傳統(tǒng)的機械加工，3D打印具有以下突出特點：1）原材料利用率提高，生產(chǎn)廢料減少；2）產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計自由度大幅提高，并且形狀復雜度的提高幾乎不會帶來額外制造成本；3）制造流程簡化，制造的數(shù)字化程度和設(shè)備的通用性水平進一步上升。

      基于這一技術(shù)的特點和延伸性優(yōu)勢。3D打印已經(jīng)逐漸被航天航空、汽車、工業(yè)模具制造、醫(yī)學等眾多領(lǐng)域所接受；此外，3D打印設(shè)備在個人消費市場的增長也日漸強勁。近三年來，全球3D打印行業(yè)的市場規(guī)模保持在25%-30%的平均增速，并有不斷加速的趨勢。

      一、3D打印提高原料利用率，減少生產(chǎn)廢料

      3D打印制造方式對材料利用率的提高來源于產(chǎn)品設(shè)計和制造工藝兩個方面的技術(shù)優(yōu)勢。

      由于3D打印給予產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)充分的設(shè)計自由度，設(shè)計者可以使用傳統(tǒng)加工工藝無法實現(xiàn)的幾何結(jié)構(gòu)（如晶格、支架、蜂巢等幾何結(jié)構(gòu)）來減少原材料的使用。

      就制造工藝而言，由于3D打印采用“增材制造”的技術(shù)路徑，因此在理論上這種生產(chǎn)方式幾乎不會產(chǎn)生任何廢料。但由于制造工藝的精度誤差，和部分產(chǎn)品加工過程所需要的支撐結(jié)構(gòu)，仍然會有原料損耗。而相比機械加工，這種原料損耗已經(jīng)顯得微乎其微。在傳統(tǒng)機加工工藝條件下，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復雜程度越高，通常意味著需要從最初材料原型中剔除的部分也會越多，原料的利用率就越低。

      二、3D打印使制造的自由度大幅提高

      3D打印源于制造思路的革新。根據(jù)美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）的定義：3D打印是借助三維數(shù)字模型設(shè)計，使用激光燒結(jié)、材料噴射等各種立體打印技術(shù)，來實現(xiàn)原料層層沉積疊加，并最終形成成型物體的一種制造方式。在概念上，它同義于工業(yè)專業(yè)術(shù)語中的“增材制造”（AdditiveManufacturing）。之所以稱之為“增材制造”，是因為它區(qū)別于傳統(tǒng)的機械加工方式：通過多種工具加工手段（切割、鉆孔、蝕刻等）剔除原材料中多余的部分，得到需要的成型件，這種制造方式像是在數(shù)學中的“減法”運算。而“增材制造”逆其道行之；通過特定方式的材料添加來制造產(chǎn)品，更像是在做“加法”

      復雜結(jié)構(gòu)的可實現(xiàn)性，以及復雜度與制造成本之間的獨立性成為提高制造自由度的基礎(chǔ)。制造過程中，打印頭和激光燒結(jié)處理的材料一般都是半液態(tài)或粉末狀的物體。制造流程相當于材料在三維空間上進行排列組合。這種成型原理，使得產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)幾乎不受加工工藝的限制。同時，對于傳統(tǒng)的機械加工而言，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜度的提升，意味著制造工序的增加，和成本的上升。而3D打印制造的直接成本主要來源于原材料和設(shè)備折舊；這兩部分成本的大小幾乎不受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復雜程度的影響。

      三、3D打印簡化作業(yè)流程，提高制造的數(shù)字化程度

      3D打印的作業(yè)流程一般可分為前處理（pre-processing）、成型加工（processing）和后處理（post-processing）三個階段。

      在前處理階段，使用計算機進行三維立體模型的設(shè)計（CADmodeling），并將3D模型轉(zhuǎn)化為打印設(shè)備可以識別的STL、OBJ、VRML、DXF、PLY等文件格式。一般3D打印設(shè)備使用的計算機軟件系統(tǒng)都具有逆向工程運算功能，軟件以產(chǎn)品設(shè)計的相應參數(shù)，自動生成制造程序。在成型加工階段，打印設(shè)備根據(jù)預先設(shè)定好的程序進行層級制造，得到坯件。在后處理階段，根據(jù)產(chǎn)品需要，進行拋光、浸滲等工藝處理后，得到最終產(chǎn)品。

      這種作業(yè)流程相對傳統(tǒng)的機加工，具有流程簡化、數(shù)字化程度和設(shè)備通用水平提升三大優(yōu)勢：

      1）3D對作業(yè)流程的簡化主要體現(xiàn)在成型加工階段。機械加工同樣可以借助CAD模型來實現(xiàn)產(chǎn)品原型的設(shè)計，但之后還需要工程人員來進行制造流程的設(shè)計，包括工具選擇和工序安排。然后按照既定工序來完成產(chǎn)品制造。每個工序階段，使用的操作工具和設(shè)備類型一般都不相同，主要根據(jù)設(shè)計人員的經(jīng)驗而定。3D打印相當于將機加工的工具作業(yè)流程轉(zhuǎn)換為一臺設(shè)備的內(nèi)部操作，從而簡化了制造流程。

      2）3D打印的成型原理相對簡化，易于轉(zhuǎn)化為計算機可以識別的程序語言。制造程序的生成相當于以最終產(chǎn)品所要達到性能參數(shù)作為約束條件，通過逆向工程原理計算得到最優(yōu)化（一般指制造時間最短）的加工方案。這一步驟可以完全通過特定的軟件來實現(xiàn)，代替了加工流程設(shè)計中的人工成分，減少了制造過程中人工參與，從而提高了制造的數(shù)字化程度。

      3）傳統(tǒng)的機械加工的作業(yè)流程一旦完成，一般只能加工一種或幾種產(chǎn)品。有些工序環(huán)節(jié)的工具裝備僅僅是針對一種產(chǎn)品的加工需要而設(shè)計。如果需要生產(chǎn)新的產(chǎn)品，往往需要更換工具設(shè)備，對工序流程也需要重新設(shè)計。整個流水線的產(chǎn)品專屬性較強。3D打印基于其特殊的成型原理，只要通過更改產(chǎn)品的制造程序，同一臺設(shè)備即可以生產(chǎn)不同形狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。從而提高設(shè)備的