1.3 3D打印的特点

3D打印不需要机械加工或模具就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，使得产品的生产周期极大地缩短，从而提高生产率。

1）利用计算机辅助制造技术、现代信息技术以及新材料技术等，通过综合集成的方式构成完整的生产制造体系。

2）3D打印技术具有设计和制造高度一体化的特点。3D打印技术属于一种自动化的成型过程，它不受产品结构复杂程度等因素的限制，可以制造出任意形状的三维物品。

3）3D打印技术的生产过程具有高度柔性化的特点。在此过程中，能够根据客户的需求对产品品种和规格等进行相应调整，在调整的过程中只需要改动CAD模型，重新设计相关参数，不仅能够确保整个生产线快速响应市场变化，同时还有可调节性作为支撑，进一步保障了生产质量。

4）3D打印技术具有生产速度快的特点。应用该打印技术不仅能够提升产品成型的速度，而且还能缩短加工周期，从而使设计人员能够在短时间内将设计思想物化成三维实体，便于对其外观形状以及装配等展开测试。

5）3D打印材料具有相应的广泛性。3D打印技术所应用的材料广泛性较强，金属、陶瓷、塑料、橡胶等材料都适用于打印生产操作。

具体来讲，与传统制造对比，3D打印具有以下八大优势：

1）降低产品制造的复杂程度。传统制造业通过模具及车、铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以生产产品。与传统制造不同的是，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。

2）扩大生产制造的范围。3D打印技术不需要复杂的工艺、庞大的机床、众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任意形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸，可以造出任何形状的实物。

3）缩短生产制造时间，提高生产率。根据模型的尺寸以及复杂程度，传统方法制造出一个模型通常需要花费数小时到数天时间，但是采用3D打印技术，根据打印机的性能、模型的尺寸和复杂程度，则可以将时间缩短为数小时到数十分钟。

4）减少产品制造的流程。实现了近净成型，极大地减少了后期辅助加工量，避免了委外加工时数据泄密和时间跨度问题，特别适合一些高保密性的军工、核电等行业。

5）即时生产且能满足客户个性化需求。3D打印机可以按需打印，即时生产，从而减少企业的实物库存。企业还可以根据客户订单使用3D打印机制造出定制的产品满足其个性化需求。

6）开发更加丰富多彩的产品。用传统制造技术制造的产品形状有限，制造形状的能力受所使用工具的限制。3D打印机可以突破这些局限，充分发挥设计的空间，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状物品。

7）提高原材料的利用效率。与传统的金属制造技术相比，3D打印机制造金属时产生较少的副产品。

8）提高产品的精确度。扫描技术和3D打印技术将共同提高实体和数字世界之间形态转换的分辨率，可以扫描、编辑和复制实体对象，创建精确的副本或优化原件。

从本质上来讲，3D打印技术与传统制造业有很大差异。传统制造业通过对原材料进行磨削、腐蚀、切割以及熔融等处理后，各个零部件通过焊接、组装等方法形成最终产品，其制造过程烦琐复杂，消耗大量人力和物力。对3D打印技术来说，可直接参照计算机提供的图像数据，再利用添加材料的方式即可生成想要的实物模型，不需要原坯和模具，产品的制造过程更简单，所制作的成品具有高效率低成本的优势，给人们带来了极大的便利。3D打印技术与传统制造技术的主要差异见表1-1。

表1-1 3D打印技术与传统制造技术的比较

相对传统制造技术来讲，3D打印技术是一次重大的技术革命。它可以解决传统制造业所不能解决的技术难题，对传统制造业的转型升级和结构性调整将起到积极的推动作用。然而传统制造业所擅长的批量化、规模化、精益化生产，恰恰是3D打印技术的短板。从技术上分析，目前3D打印技术只能根据对物品外部扫描获得的数据或者根据CAD软件设计的物品数据打印出产品，并且只能用来表达物品外观几何尺寸、颜色等属性，无法打印产品的全部功能。因此，从成本核算、材料约束、工艺水平等多方面因素综合比较来看，3D打印并不能够完全代替传统的生产方式，而是要为传统制造业的创新发展注入新鲜动力。