3D打印和國(guó)家2025年計(jì)劃，中國(guó)2025年計(jì)劃把重點(diǎn)放在智能制造上，這意味著信息技術(shù)將成為中國(guó)制造業(yè)成功的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。其中，3D打印是國(guó)家2025計(jì)劃提出的關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目之一。作為工業(yè)3D印刷行業(yè)的領(lǐng)先者，精密3D印刷行業(yè)提供的專業(yè)3D打印解決方案得到了市場(chǎng)受眾的廣泛贊譽(yù)。人力資源和社會(huì)保障部已明確指示人力資源和社會(huì)保障部將3D打印技術(shù)的應(yīng)用列為2016年《關(guān)于招收技術(shù)學(xué)院的通知》中的新專業(yè)。這對(duì)于中國(guó)成為一個(gè)創(chuàng)新型國(guó)家的3D打印和人才的普及提供了重要意義，并將為中國(guó)的普及提供人才支持。
3D打印人才現(xiàn)狀
1.差距很大。由于3D打印行業(yè)的快速發(fā)展和廣闊的市場(chǎng)前景，企業(yè)對(duì)專業(yè)人員的需求旺盛。目前，中國(guó)3D打印專業(yè)人員的差距超過1000萬，制造業(yè)對(duì)3D打印應(yīng)用需求巨大。
2.第二步。資源很少。目前，3D打印的從業(yè)人員主要來自于職業(yè)院校、技術(shù)院校等類似行業(yè)的畢業(yè)生。
3.需要再培訓(xùn)。在企業(yè)使用3D打印從業(yè)人員后，一般需要對(duì)其進(jìn)行再培訓(xùn)、再加工和實(shí)習(xí)；
4.中高級(jí)人才短缺。機(jī)械工業(yè)督導(dǎo)委員會(huì)就新制造人才的供求情況提供報(bào)告。部分新增制造業(yè)職位供求良好，但整體人才供應(yīng)明顯不足，經(jīng)驗(yàn)豐富的中高級(jí)人才極為稀缺。
5.不實(shí)際。目前，3D打印機(jī)技術(shù)在我國(guó)教育培訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用主要是桌面有限差分技術(shù)。未來，在我國(guó)3D打印的教育和培訓(xùn)中，對(duì)大型工業(yè)3D打印機(jī)如SLA、SLS、SLM的操作、應(yīng)用和研發(fā)制造將更加需要。職業(yè)和大學(xué)生需要學(xué)習(xí)進(jìn)入社會(huì)的技能，他們必須是企業(yè)所需要的3D打印人員。
3D打印技術(shù)主要應(yīng)用于制造業(yè)，以控制大規(guī)模生產(chǎn)的質(zhì)量，降低傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)成本，提高速度和精度。世界上第一艘3D打印獨(dú)木舟是由3D打印技術(shù)創(chuàng)造出來的，并隨著第一輛3D打印車URL在加拿大的出現(xiàn)而成功推出，3D打印技術(shù)通過3D打印技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生了顛覆性的變革，通過軟件將材料堆積和制造出來，不需要材料切割、鍛造和裝配過程，節(jié)省了人力資源，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。
康奈爾大學(xué)創(chuàng)意機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的HodLipson提出使用3D打印技術(shù)來打印機(jī)器人部件，如電池、電線甚至微處理器。打印機(jī)不僅可以一次打印任意形狀的機(jī)器人，還可以打印機(jī)器人的所有機(jī)械設(shè)備和內(nèi)部零件，并打印出來。當(dāng)它到來時(shí)，它將被完全組裝。如果沒有組裝過程，打印機(jī)也可以打印出便攜式3克機(jī)器人，如圖8所示。機(jī)器人的剎車翼可以在空中自由飛行90秒。除發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄電池外，其他部件都打印出來。
從完整的產(chǎn)業(yè)鏈來看，3D打印技術(shù)至少包括上游設(shè)計(jì)、材料和下游制造、營(yíng)銷等環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)廠商在制造環(huán)節(jié)可能并不落后，但在上游軟件開發(fā)、設(shè)計(jì)開發(fā)、營(yíng)銷等方面，缺乏“一體化合作”。同時(shí)，3D打印已經(jīng)應(yīng)用于民用和工業(yè)部門的市場(chǎng)，差別很大。例如，在材料和規(guī)格方面，印刷塑料制品的打印機(jī)只需要幾千元。例如，西安交通大學(xué)推出的一款家用打印機(jī)售價(jià)僅6800元，樹脂類產(chǎn)品的印刷設(shè)備售價(jià)在40萬至200萬元之間，金屬類產(chǎn)品的印刷設(shè)備售價(jià)在350萬至1500萬元之間。
中國(guó)需要?jiǎng)?chuàng)新科研支持機(jī)制。目前，有幾所高校正在各自的領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展自己的事業(yè)。他們必須設(shè)計(jì)自己的設(shè)備，開發(fā)自己的軟件，制作自己的材料，學(xué)習(xí)自己的技術(shù)。他們都很辛苦，發(fā)展緩慢。我國(guó)的3D印刷與發(fā)展組織應(yīng)具有分工和互助的分工。羅百輝等學(xué)者在對(duì)國(guó)內(nèi)3D打印行業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研后，提出了3D打印行業(yè)的發(fā)展需要完善的供應(yīng)商和服務(wù)提供商體系和市場(chǎng)平臺(tái)。
在供應(yīng)商和服務(wù)提供商系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包括工業(yè)設(shè)計(jì)組織、3D數(shù)字技術(shù)提供商、3D打印機(jī)和消耗品供應(yīng)提供商、3D打印設(shè)備經(jīng)銷商和3D打印服務(wù)提供商，其中，所述市場(chǎng)平臺(tái)包括第三方檢測(cè)和驗(yàn)證支持、金融支持和電子商務(wù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和其他支持。
“目前，國(guó)內(nèi)3D打印企業(yè)產(chǎn)業(yè)整合程度較低，尚未建立**的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和開發(fā)平臺(tái)，技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用仍處于混亂狀態(tài)?！绷_百輝認(rèn)為，3D打印技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚屬空白。EDS更多的教育、培訓(xùn)和社會(huì)推廣。目前，大多數(shù)中國(guó)制造企業(yè)尚未接受“數(shù)字化設(shè)計(jì)”、“批量個(gè)性化生產(chǎn)”等先進(jìn)制造理念，對(duì)新技術(shù) 3D 打印的戰(zhàn)略意義認(rèn)識(shí)不足。一般企業(yè)購買的3D打印設(shè)備數(shù)量有限，應(yīng)用范圍狹窄。
增材制造，3d打印技術(shù)原理
1.光聚合成型技術(shù)增材制造
立體光刻是最早實(shí)用的快速成型技術(shù)。具體的原理是選擇性地將光固化材料(如液體光敏樹脂)的表面用特定波長(zhǎng)和強(qiáng)度激光聚焦，使其聚合，然后從點(diǎn)到線固化，從線條到表面，完成一層的拉伸操作，然后使一層的高度垂直移動(dòng)，然后固化另一層。通過這種方式，層疊加形成一個(gè)三維實(shí)體。
2.以燒結(jié)和熔化為基本原理
SLS：選擇性激光燒結(jié)（選擇性激光燒結(jié)工藝由粉末材料形成）。將材料粉末噴涂在成形件的上表面上，刮平；在剛鋪好的新層上用高強(qiáng)度CO2激光掃描零件的截面；在高強(qiáng)度激光照射下將材料粉末燒結(jié)在一起，得到零件的截面。與下面形成的部分粘合；當(dāng)部分的部分燒結(jié)時(shí)，鋪設(shè)層。增加了一層新的材料粉末，并選擇性地?zé)Y(jié)了下部。SLS工藝最大的優(yōu)點(diǎn)是材料選擇范圍廣。
3.以粉末-粘合劑為基本原理
三維打印：三維打印與平面打印非常相似，甚至打印頭都是用平面打印機(jī)直接打印的。類似于SLS，這種技術(shù)的原材料是粉末化的。與SLS不同，材料粉末不是通過燒結(jié)連接的，而是通過在噴嘴上使用粘合劑“打印”材料粉末上零件的部分。

3d打印模具的條件
１ 設(shè)備
（１） ＳＬＳ設(shè)備包括主機(jī)和控制系統(tǒng)。
SLS系統(tǒng)主機(jī)由自動(dòng)送粉裝置、升降臺(tái)、預(yù)熱裝置、激光掃描裝置、檢測(cè)裝置等組成。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外直接用SLS系統(tǒng)制造大尺寸零件的困難，華中科技大學(xué)從預(yù)熱裝置、預(yù)熱溫度控制、激光掃描等方面解決了大尺寸SLS零件易變形的問題，開發(fā)了目前世界上最大工作臺(tái)(500 mm×500 mm)的SLS系統(tǒng)。系統(tǒng)主要性能參數(shù)為：激光器，CO 250W；激光定位精度0.02mm；激光最大掃描速度5m/s。SLS控制系統(tǒng)的硬件由控制系統(tǒng)、傳感器檢測(cè)裝置和驅(qū)動(dòng)單元組成。為了實(shí)現(xiàn)高性能、高可靠性和低成本，提出了一種基于軟件芯片的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。控制系統(tǒng)由接口模板、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)裝置等組成。該軟件用于實(shí)現(xiàn)硬件完成的多個(gè)功能。在保證系統(tǒng)可靠性和技術(shù)指標(biāo)要求的前提下，大大降低了控制系統(tǒng)的硬件成本。
（２） 真空注型設(shè)備。
利用SLS原型（或其他原型零件）快速制作硅橡膠模具，利用該模具，可以在真空鑄造設(shè)備中快速小批量地將塑料制品澆注出來。真空注射設(shè)備是華中科技大學(xué)研制開發(fā)的。最大澆注尺寸為680 mm×480 mm×540 mm。
２ 材料
（１） 低成本ＳＬＳ粉末材料。
國(guó)外SLS粉體材料的價(jià)格非常昂貴，只賣給購買SLS系統(tǒng)的用戶。材料的配方和制備方法是嚴(yán)格保密的。因此，在分析和比較國(guó)外同類材料的基礎(chǔ)上，以國(guó)內(nèi)原料為研究對(duì)象，在對(duì)粉末燒結(jié)材料的吸熱、導(dǎo)熱、收縮、熔點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔體粘度和流動(dòng)性等物理性能進(jìn)行了大量研究和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研制了適合不同用途的八種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SLS粉末材料。即聚苯乙烯(PS)基體、高沖擊聚苯乙烯(HIPS)基體、PS/碳納米管復(fù)合材料、聚酰胺(PA)/玻璃微珠復(fù)合材料四種高分子粉末材料、鐵基、不銹鋼基體、自熱三種金屬粉末材料、1種涂層砂SLS粉末材料，其綜合指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)內(nèi)外同類材料的水平。
（２） 真空澆注材料。
聚氨酯彈性體以其高強(qiáng)度、高硬度、高模量等優(yōu)良的綜合性能廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、輕工、航天等領(lǐng)域。但是，由于普通聚氨酯樹脂的透光性和耐熱性較差，其應(yīng)用范圍受到限制。因此，提高聚氨酯樹脂的耐熱性，生產(chǎn)高透明、高強(qiáng)度、高硬度、高模量的樹脂，已成為聚氨酯材料研究的熱點(diǎn)。華中科技大學(xué)快速制造中心成功開發(fā)了一系列真空澆注用透明聚氨酯樹脂材料。
３ 軟件
軟件包括在線實(shí)時(shí)區(qū)域自適應(yīng)切片軟件、直接切片軟件系統(tǒng)、工藝規(guī)劃智能系統(tǒng)、二維中空軟件等。
４ 工藝
（１） 塑料功能零件的制造。
對(duì)于強(qiáng)度要求較低(小于15 MPa)的塑料功能件，為了克服國(guó)外尼龍基結(jié)晶聚合物粉末材料塑料功能件的缺陷，建議先用非晶態(tài)聚合物粉末材料制造塑料零件，再滲透樹脂增強(qiáng)。針對(duì)高強(qiáng)度(大于15 MPa)的塑料功能件，采用SLS法直接制備了華中科技大學(xué)快速制造中心研制的尼龍基粉末材料。
（2）結(jié)合傳統(tǒng)鑄造工藝。
利用SLS技術(shù)提高傳統(tǒng)鑄造工藝的水平，主要方法是利用SLS技術(shù)制造模具和砂模(芯)。目前國(guó)外熔模鑄造用SLS材料價(jià)格昂貴，汽化溫度高（1000℃以上），不適合我國(guó)現(xiàn)有的傳統(tǒng)鑄造工藝。為此，我們提出了開發(fā)低成本SLS材料的技術(shù)方案，并與我國(guó)傳統(tǒng)的精密鑄造技術(shù)相結(jié)合。
（3）金屬零件/模具的快速制造工藝。
在自行研制的低成本SLS金屬粉末材料的基礎(chǔ)上，探索了一套具有后續(xù)冷卻通道的復(fù)雜金屬零件和模具快速制造的工藝路線。
模具3D打印-隨形水路
隨形水路又名隨型水路，是一種基于3D打印技術(shù)的新型模具冷卻水路。
因其加工特性，隨形水路可以很好的貼合產(chǎn)品形狀，且水路截面可以做圓形以外的其他任意截面。
基本簡(jiǎn)介
3D打印制造的隨形水路模具工件，其水路可隨著產(chǎn)品形狀均勻分布，從而進(jìn)一步降低成型周期，提高產(chǎn)品的附加值。隨著打印工藝的持續(xù)完善，打印精度的不斷提高且打印價(jià)格已降到可接受范圍，3D打印隨形水路工件已經(jīng)受到越來越多的用戶認(rèn)可。
隨形冷卻原理
注塑時(shí)塑膠產(chǎn)品的冷卻主要靠模具冷卻水路來完成，但傳統(tǒng)冷卻水路是通過銑床等機(jī)加工工藝制造，水路只能為圓柱形直孔，無法完全貼近注塑件表面，冷卻效率低且冷卻不均勻，導(dǎo)致注塑周期長(zhǎng)、產(chǎn)品變形量大。
3D打印的隨形水路可以為任意形狀、任意截面，通過改變形狀和截面使隨形水路均勻布置，達(dá)到更快速、更均勻的冷卻效果。
應(yīng)用范圍 近兩年來3D打印隨形冷卻模具鑲件在注塑模具上有了越來越多的應(yīng)用。精速激光（ESU）所做的隨形水路模具鑲件，廣泛應(yīng)用在包裝、汽車、電子3C、醫(yī)療、家電等行業(yè)，例如：電子3C行業(yè)中的游戲手柄模具、充電器外殼模具，包裝行業(yè)中的PEGT熱流道倒樁模，汽車行業(yè)中的保險(xiǎn)絲盒、汽車連接器等模具。
模具3D打印-優(yōu)勢(shì)
1、根據(jù)注塑件形狀復(fù)雜程度，可降低冷卻時(shí)間20％至80％；
2、根據(jù)注塑件形狀，可減少變形量15％至90％；
3、模具成本略有增加，但綜合注塑產(chǎn)能、良品率等因素，最終效益大幅提高；
4、隨形水路應(yīng)用范圍廣，可用于多數(shù)注塑件的冷卻優(yōu)化。
加工工藝
隨形水路目前主要利用選區(qū)激光熔化（SLM）3D打印技術(shù)與擴(kuò)散焊技術(shù)來進(jìn)行加工，由于SLM 3D打印技術(shù)可做出更為復(fù)雜與圓滑的水路形狀且成本更低，因此SLM 3D打印技術(shù)在隨形水路上應(yīng)用更為廣泛。