本
文
摘
要
3D打印的优势强大且不断发展的行业，
自80年代问世以来，3D打印已经走了很长一段路。3D打印技术曾经被称为“快速原型制作”，并已用于此目的，已经发展到适合其他许多应用（包括零件生产）的状态。
这些技术如今被称为3D打印或增材制造，它存在于瞬息万变的环境中，每天都在开发新的工艺，设备和应用程序。尽管3D打印不会完全取代传统的制造技术，但它已经证明了自己的优势，并且已经在改变许多工业领域。
在本文中，我们将讨论2020年3D打印的十大优势，并给出一些实际示例，说明每天如何使用这些出色的技术。
在深入探讨这些技术的更多独特优势之前，让我们看一下3D打印的更广阔的方面，它可以说是最重要的：可访问性。这是我们列表中的几个优点中的一个相关因素，因此我们将从一些背景开始。
尽管3D打印技术最早是在1980年代开发的，但是在随后的20年中并没有发生太多事情，因为高成本和严格的专利限制将它们的使用限制在大多数高端工业应用中。在这段时间内，这些婴儿3D打印技术的发展速度相当缓慢。
这种情况在2005年由英国的一些学者创立的RepRap项目开始改变。这个想法是开发具有开源设计的低成本3D打印机，以便任何人都可以建造一台。这是迈向可访问性的重要一步，并最终掀起了3D打印的新纪元。
开源开发和更大的可访问性不仅推动了技术的普及，而且推动了该地区的进一步发展。快速发展到今天，有无数的3D打印机制造商和公司，几乎任何人都可以在家中或通过商店和在线服务进行3D打印。
综上所述，很显然，可访问性已成为3D打印增长的核心部分，也是其总体优势之一。实际上，我们列表中的前三个优点都与访问有关。让我们跳进去！
总而言之，这是可访问的设备，可将3D打印大大地显示在世界地图上。台式3D打印的普及催生了多少3D打印公司，材料供应商和零件制造商？
如今，每个人都有一台3D打印机：不同的尺寸，价格，技术，随您便说。此外，在线上有数百个详细的开放源代码设计，与世界各地众多供应商结盟，使任何人都可以以非常低的成本从头开始计划和构建3D打印机。
无论是购买的还是内置的，台式3D打印机都非常易于使用，从而进一步提高了可访问性。与其他数字制造技术（例如CNC铣削或铣削）相比，处理和打印对象所需的工作流程相对简单。
然后是可访问性的另一面：成本。早在90年代初，一台SLA 3D打印机的价格约为30万美元（按今天的数字约为60万美元）。20年后的2010年，一台3D打印机的平均成本在50,000美元左右，对于大多数家庭用户来说仍然太昂贵了。
如今，根据您的使用情况，台式树脂打印机的价格在几百到几千美元之间。在天平的实惠结束，DLP机器像Elegoo火星和Anycubic光子耗资约$ 200每人，而两种最流行的FDM打印机的原装Prusa I3和Creality安德3，目前售价约为$ 750和$ 200，分别。
旨在供家庭使用的台式打印机种类繁多，并且近年来价格大幅度下降，这恰恰说明了3D打印的普及性。
我们已经拥有拥有所有制造资源的公司和大工厂的时代已经过去。拥有制造机器可使个人在任何地方生产自己的商品。大多数数字制造设备都是如此，但尤其是3D打印机，因为它们通常很小且易于设置。
将其添加到对数字建模的不断增长的需求中，您可以看到整个生产过程都在向人们转移。这激发了许多小型制造企业的创建，这些企业以前只有具备手工艺技能并在物理空间和设备上进行大量投资才能实现。
生产的这种民主化已经赋予了用户权力，许多业余爱好者级别的制造商现在正在修理和创造自己的东西，而不仅仅是更换和购买新东西。尽管许多工业家对此感到威胁，但一些人决定加入该运动。
相机设备公司Edelkrone就是一个例子，该公司拥有一系列由Ortak和公司共同生产的产品。Edelkrone生产并运输关键零件，例如金属接头和电子零件，同时为客户提供3D打印产品其余零件的数字模型。这不仅降低了价格，而且该过程还使客户可以根据需要自定义设计。
定制珠宝公司Radian 是如何将3D打印应用于本地生产的又一个示例。这家总部位于柏林的公司主要通过3D打印以两种方式生产精美的戒指，项链和手镯：通过失蜡铸造法或通过粉末床熔合工艺直接制造。
3D打印技术曾经被称为“快速原型制作”是有原因的。在创建和制造零件之间所需的时间短，使该技术非常适合快速设计迭代。
这在产品开发过程中尤其重要，因为在产品开发过程中，产品需要从概念到最终功能测试进行多次验证。由于3D打印不需要任何特殊的工具和设置来生产零件，因此所需要做的就是修改数字模型并将其发送给3D打印机。
快速迭代降低了生产原型的成本，并缩短了开发过程，从而使产品比以往更快地进入市场。易于在不同设计之间进行迭代的功能也使产品更好，因为开发团队可以快速，廉价地验证和测试建议的更改。
现在，汽车行业已经利用3D打印的这一优势。例如，福特的工程团队依靠3D打印为新型Shelby GT500制作零件原型。性能工程师Matt Titus声称该技术“提高了设计的效率，大大缩短了GT500的开发时间，并降低了相关成本。”
但是，快速迭代并不仅限于像福特这样的大公司。谦虚的台式机3D打印机用户也将从这一优势中受益匪浅。为任何目的创建自己的零件对于某些人来说可能是艰巨的任务，而轻松修改和重新打印设计的能力无疑是成功的秘诀。
3D打印的核心优势之一是能够创建物理形状和特征，而使用传统制造技术则无法生产这些形状和特征。
逐层制造方法提供了这样的几何自由度，以至于当今的设计人员和工程师还无法充分利用它们。传统的零件和产品设计方法是由非常严格的制造方法（例如铣削，锻造和成型）指导的。为了真正利用这种无与伦比的创作自由，工程师必须真正地跳出思维。
GE的喷气发动机燃料喷嘴头就是一个例子，该组件在考虑到其金属3D打印机提供的所有设计余量后进行了完全重新设计。最后，组成喷嘴头的20个零件被单个3D打印零件替换，该零件的重量比前一个零件轻25％。
有人可能会说3D打印仅与其可以处理的材料一样有用。可以说是正确的，因为市场上大多数功能产品都需要一定程度的质量控制，以符合当地法规。这就是3D打印技术进步与材料开发齐头并进的原因。
金属3D打印现在非常普遍，能够为非常严格的行业（例如航空航天和医疗植入物）加工高端钛合金。陶瓷也已成为3D打印的流行材料，更不用说广泛使用的所有高级聚合物了。
对于家庭用户而言，台式3D打印机可以处理各种各样的材料，包括注入金属的塑料甚至碳纤维丝。材料供应商的全球网络庞大，从小型本地制造商到eSun之类的大公司不等。
一些非常高性能的塑料可以通过台式机FDM机器通过硬件调整3D打印。PEEK就是这种情况，它是一种耐磨损和耐热的聚合物，在某些工业应用中可以代替金属。尽管打印需要很高的温度（大约400°C），但这并不是完全不能实现的，因为某些热端是专门为承受这种温度而开发的。
对于SLA，一种特殊材料的例子是用于牙科应用的生物相容性树脂。这些通常由Formlabs和Zortrax等3D打印机硬件制造商进行商业化，但是诸如NextDent之类的第三方竞争对手最近有所增长。
3D打印提供的定制无疑是这项技术的最大优势之一。如前所述，无需特殊工具即可生产零件，因此可以快速更改和生产单个设计。
这种灵活性还可以实现可行的大规模定制生产，其中可以生产个性化产品，同时保持与批量生产相关的低成本。对于许多行业来说，这是一个潜在的游戏规则改变者，也应该为客户提供更好的产品进入市场。
一些依赖个性化的产品已经使用3D打印过程已有一段时间了。例如，Invisalign每天使用从患者3D扫描嘴上开发的3D打印模具生产超过320,000个透明对准器。
但是，在更本地化的环境中思考，3D打印机所有者能够设计和打印日常用品的自定义零件，例如个性化的汽车配件，或为家用电器甚至旧家具定制的替换零件。
与3D打印相关的生产灵活性为许多商业模型提供了经济上的可行性，否则这些商业模型将无法实现，包括已经讨论过的产品大规模定制。
数字化工作流程和快速的设计迭代使中小批量生产对于许多行业而言都是可行的。 *** 版和低需求商品之类的特殊产品可以通过3D打印以低成本生产，从而为不同的商业领域开辟了许多可能性。
如果开始在内部生产外包的零件和工具，则3D打印技术将进一步带来经济收益。此外，灵活的制造系统具有更小的库存需求，尤其是考虑到3D打印提供的更短的交货时间。
商品和备件的按需生产将在不久的将来成为某些行业的常态，但这并不意味着一些公司尚未起步。德国跑车的汽车制造商保时捷（Porsche）并未对其经典汽车的零件进行无休止的库存，而是对其进行了3D打印。这不仅对保时捷便宜，而且许多老爷车收藏家现在可以直接从制造商那里购买零件，而不必在世界范围内寻找难以找到的零件。
与增材制造相反，增材制造是通过逐层添加材料来构建零件，而数控加工等制造技术已被称为减法制造。减法制造具有固有的浪费，因为最终的几何形状只能通过从“库存”中去除材料来实现。
根据零件的复杂程度，只有一小部分的库存材料最终会成为零件或产品，而其余部分则由于回收选项不常见而被浪费了。相反，与3D打印相关的损失很小，通常与支撑结构有关。
拓扑优化和生成设计等计算机优化技术使工程师可以用更少的材料设计性能更好的零件。实际上，重新设计的零件可以比以前的模型更坚固，即使消耗的材料更少。
尽管优化的几何结构非常复杂，但是由于3D打印，它们现在可以制造。诸如飞机制造商之类的一些公司对此特别感兴趣，因为减轻重量可以转化为飞机的直接燃油节省。
由于采用了金属3D打印工艺，空中客车公司最近为其A320飞机系列开发了优化的机舱隔板，其重量几乎是原来的一半。此外，飞机生产所需的高端金属合金在减法过程中浪费相当昂贵。
到现在为止，我们应该非常清楚3D打印如何在全球许多行业中获得发展。本文已经提到的所有优点都有助于不断扩展的广泛应用程序。
3D打印过程提供的可访问性和灵活性在本文中经常被提及，这也许是行业惯用的其他制造过程中最突出的特征。正是由于这些特性，3D打印技术才被广泛应用于从健康到飞机生产的各个领域。
存在许多不同的3D打印技术的事实也有助于这种广泛的应用。凭借用于珠宝和牙科的SLA，用于工程的SLS和SLM，以及如今受众多爱好者欢迎和喜爱的老式FDM。可能性无穷无尽，3D打印的未来比以往更加光明。
