中國粉體網(wǎng)訊 3D打印房子已經(jīng)不是一件稀奇的事情，前不久在北京通州的一個(gè)廠房內(nèi)，世界上第一個(gè)用3D打印的別墅卻轟動了整個(gè)房產(chǎn)界。
據(jù)悉，這棟已經(jīng)建成的別墅400平方米，墻體厚度250cm，高度兩層，每層高3米，基礎(chǔ)和墻體用鋼筋20噸，混凝土C30標(biāo)號，380立方米，全程由電腦程序操控，經(jīng)檢測其抗震級別達(dá)到八級以上。
3D技術(shù)打印房屋全部使用機(jī)械自動化操作，不用耗費(fèi)人工資源，節(jié)約人力成本。
3D打印技術(shù)，也稱為增材制造技術(shù)，是近年來興起的一種快速成型技術(shù)。也被譽(yù)為21世紀(jì)最具顛覆性的技術(shù)之一。3D打印是采用計(jì)算機(jī)建模技術(shù)，通過逐層疊加的辦法構(gòu)筑目標(biāo)材料，具有快速化、精準(zhǔn)化、個(gè)性化等優(yōu)點(diǎn)。
早在2013年2月，英國倫敦Softkill Design建筑設(shè)計(jì)工作室就首次提出了3D打印房屋這一概念，并成功制造了首個(gè)建筑模型。
而在荷蘭埃因霍溫市，埃因霍溫科技大學(xué)宣布，將和承包商VanWijnen，房地產(chǎn)經(jīng)理Vesteda，材料公司Saint Gobain-Weber Beamix以及工程公司W(wǎng)itteveen+Bos合作，從2019年起將在埃因霍溫市連續(xù)建造可居住的3D打印混凝土房屋，它是世界上第一種可正式用于居住的3D打印房屋，共有5套。
根據(jù)3D打印所用材料的狀態(tài)及成形方法，3D打印技術(shù)可以分為熔融沉積成形、光固化立體成形、分層實(shí)體制造、電子束選區(qū)熔化、激光選區(qū)熔化、金屬激光熔融沉積、電子束熔絲沉積成形。
熔融沉積成形（FDM）
熔融沉積成形技術(shù)（FDM）技術(shù)是以絲狀的PLA，ABS等熱塑性材料為原料，通過加工頭的加熱擠壓，在計(jì)算機(jī)的控制下逐層堆積，最終得到成形的立體零件。這種技術(shù)是目前最常見的3D打印技術(shù)，技術(shù)成熟度高，成本較低，可以進(jìn)行彩色打印。
光固化立體成形（SLA）
光固化立體成形技術(shù)（SLA）是利用紫外激光逐層掃描液態(tài)的光敏聚合物（如丙稀酸樹脂、環(huán)氧樹脂等），實(shí)現(xiàn)液態(tài)材料的固化，逐漸堆積成形的技術(shù)。這種技術(shù)可以制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，零件精度以及材料的利用率高，缺點(diǎn)是能用于成形的材料種類少，工藝成本高。
分層實(shí)體制造（LDM）
分層實(shí)體制造技術(shù)（LDM）以薄片材料為原料，如紙、金屬箔、塑料薄膜等，在材料表面涂覆熱熔膠，再根據(jù)每層截面形狀進(jìn)行切割粘貼，實(shí)現(xiàn)零件的立體成形。這種技術(shù)速度較快，可以成形大尺寸的零件，但是材料浪費(fèi)嚴(yán)重，表面質(zhì)量差。
電子束選區(qū)熔化（EBM）
電子束選區(qū)熔化成形技術(shù)（EBM）是在真空環(huán)境下以電子束為熱源，以金屬粉末為成形材料，通過不斷在粉末床上鋪展金屬粉末然后用電子束掃描熔化，使一個(gè)個(gè)小的熔池相互熔合并凝固，這樣不斷進(jìn)行形成一個(gè)完整的金屬零件實(shí)體。這種技術(shù)可以成形出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能優(yōu)良的金屬零件，但是成形尺寸受到粉末床和真空室的限制。
激光選區(qū)熔化（SLM）
激光選區(qū)熔化成形技術(shù)（SLM）的原理與電子束選區(qū)熔化成形技術(shù)相似，也是一種基于粉末床的鋪粉成形技術(shù)，只是熱源由電子束換成了激光束，通過這種技術(shù)同樣可以成形出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能優(yōu)異、表面質(zhì)量良好的金屬零件，但目前這種技術(shù)無法成形出大尺寸的零件。
金屬激光熔融沉積（LDMD）
金屬激光熔融沉積成形技術(shù)（LDMD）以激光束為熱源，通過自動送粉裝置將金屬粉末同步、精確的送入激光在成形表面上所形成熔池中。隨著激光斑點(diǎn)的移動，粉末不斷地送入熔池中熔化然后凝固，最終得到所需要的形狀。這種成形工藝可以成形大尺寸的金屬零件，但是無法成形結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的零件。
電子束熔絲沉積成形（EBF）
電子束熔絲沉積成形技術(shù)又稱電子束自由成形制造技術(shù)（EBF），是在真空環(huán)境中，以電子束為熱源，金屬絲材為成形材料，通過送絲裝置將金屬絲送入熔池并按設(shè)定軌跡運(yùn)動，直到制造出目標(biāo)零件或毛坯。這種方法效率高，成形零件內(nèi)部質(zhì)量好，但是成形精度及表面質(zhì)量差，且不適用于塑性較差的材料，因無法加工成絲材。
由QYResearch發(fā)布的《2017全球3D打印技術(shù)市場發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢》數(shù)據(jù)顯示，全球3D打印市場規(guī)模2012年為20.2億美元，2013年為39.8億美元，預(yù)計(jì)2017年將超過50億美元。美國為最大的市場，占比37.5％，其次為歐洲，占比25.1％，日本占比約9.9％左右，德國占比為9.5％。此外，中國占比大約為7.8％。預(yù)計(jì)未來全球市場將持續(xù)25％左右的增速發(fā)展。
3D打印在實(shí)際應(yīng)用過程中存在的問題
3D打印在模具生產(chǎn)應(yīng)用中的問題
3D打印有效地減少了模具生產(chǎn)中的工藝流程，可從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中直接生成任意形狀的零件，極大地縮短了產(chǎn)品研制周期。但在效率、精度、穩(wěn)定性、品件大小等方面，這一技術(shù)還需要與傳統(tǒng)機(jī)械加工方式做更多的對比。此外，對于模具制造行業(yè)而言，耗材價(jià)格程度情況，是必須要考慮的對象。主要表現(xiàn)為：
1. 3D打印模具的零件尺寸受限。
2. 3D打印模具制品的力學(xué)性能難保證。
3. 3D打印技術(shù)在當(dāng)前所能達(dá)到的尺寸精度和表面粗糙度還無法完全滿足精密模具生產(chǎn)的設(shè)計(jì)要求，這是也成為限制3D打印技術(shù)在模具生產(chǎn)中的一個(gè)關(guān)鍵問題。
3D打印在材料應(yīng)用中的弊端
當(dāng)前國內(nèi)3D打印中使用的金屬粉末主要依靠進(jìn)口。而且工業(yè)使用的3D打印機(jī)價(jià)格非常昂貴，耗材也同樣非常昂貴。當(dāng)前消費(fèi)類的3D打印材料種類較少，主要應(yīng)用為POA塑料和ABS，但此類材料存在有害氣體散發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。此外，3D打印技術(shù)在打印零件時(shí)，還無法實(shí)現(xiàn)根據(jù)零件的使用要求選材，這也就提升了制造成本。
（1）3D打印自動化控制系統(tǒng)有待完善
（2）3D打印技術(shù)缺乏統(tǒng)一的制造標(biāo)準(zhǔn)
（3）3D打印影響專利權(quán)人權(quán)利
（4）3D打印產(chǎn)業(yè)鏈缺少統(tǒng)籌發(fā)展規(guī)劃
3D打印技術(shù)在未來發(fā)展方向
快速修復(fù)
3D打印可應(yīng)用于貴重部件的修復(fù)、延長關(guān)鍵零部件的使用壽命，降低設(shè)備維修成本。對緊缺或損壞部件直接打印對于大型、固定設(shè)備可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場維修。如航天領(lǐng)域中易損且造價(jià)較高的鈦合金葉片。
快速制造
3D打印應(yīng)用可解決客戶對備件依賴性。減少客戶庫存量和備件資金占用。傳統(tǒng)制造業(yè)中產(chǎn)品發(fā)貨時(shí)往往需要配備一定數(shù)量的備件，隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代，客戶對備件數(shù)量要求不斷提高，這也極大增大了產(chǎn)品成本。
資料來源：
環(huán)球網(wǎng)
張學(xué)軍，3D打印技術(shù)研究現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)。
紀(jì)紅，3D打印的發(fā)展與制造領(lǐng)域可行性應(yīng)用探討
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