引言

航天制作工业是一个大国最高精尖的制作技术的体现，是一个国度索求太空领域的技术与产能的基石。20世纪70年代以来，中国航天制作事业迅速发展，随着科研投入的不休增长，时至今日，各项航天技术壁垒不休被突破，中国航天制作技术走向了新的高度[1-5]。其中，3D打印技术就被宽泛利用于工业制作和航空航天制作领域。

3D打印技术又称三维打印技术、增材制作技术、积层制作技术，是一种以数字模型文件为基础，使用粉末状资料（如金属或非金属）等可粘合伙料，通过逐层打印的方式来机关物体的技术，最早于20世纪80年代末出现。3D打印机如图1所示。

3D打印是将推算机技术天生的三维物体进行二维化，结合数控技术，利用层端口法将二维图像转换为三维模型，再逐层制作。3D打印制作技术是一门新兴的制作技术，与其他制作技术相比，拥有加工功夫短、成型速度快、加工精度高、节俭原资料等利益[6-9]。

这是对“步骤”的一种新的尝试。最终指标是通过将手机对周围环境和能量状态特点的“感知”融入技术[10]，实现齐全的智能化和自动化。随着中国科学技术的急剧发展，3D打印技术不休被利用于工业制作和航空航天制作领域，并获得了显著的成就[11-17]。

1、3D打印技术道理与分类

3D打印机就像日常打印设备一样工作。它们由推算机和印刷资料进行数字节制和分层。然而，3D打印机打印资料分歧于日常打印机，其使用的是专用资料，如陶瓷、金属、印刷砂和塑料等。单一来说，3D打印机是一种能够以真切的三维状态“打印”物体的机械，设计师能够设计自己构思的物体，并将其打印出来，实现所想即所得。常用的印刷资料有铝合金、镀银、尼龙玻璃纤维、不锈钢、石膏资料、钛合金、耐用尼龙资料、镀金、橡胶资料等。凭据成型工艺的分歧，3D打印可分为颗！！、线控、挤压等，3D打印技术具体分类如表1所示。

图1　3D打印机

2、3D打印技术的发展

国际上，3D打印发展相对较早，贸易原型呈此刻20世纪90年代，1986年美国科学家查尔斯赫尔开发出第一台贸易3D打印机。1993年，麻省理工学院获得了3D打印技术专利。1995年，美国ZCorp公司获得了麻省理工学院宣告的一次性许可证，并起头开发3D打印机。2005年，ZCorp成功开发了Z510，这是市场上第一台高清3D彩色频谱打印机。2010年11月，美国团队JimKor制作出了世界上第一款由3D打印机制作的汽车，如图2所示。

图2 3D打印的汽车

2011年7月，英国钻研人员研制出世界上第一台3D巧克力打印机。2011年8月，南安普顿大学的工程师开发出世界上第一架3D打印机制作的飞机。

2012年11月，苏格兰科学家初次使用人体细胞3D打印机打印出合成肝脏。2013年10月，一款名为“小野之神”的3D打印产品被售出，这是世界上初次销售的3D打印产品。2013年11月，位于德克萨斯州的Vein的3D打印机Solidcontigs出产出了金属资料的枪械。2018年12月，俄罗斯宇航员在国际空间站上使用3D生物打印机在零重力下打印尝试大鼠的甲状腺。2019年1月，加州大学圣地亚哥分校（UCSD）和加州大学洛杉矶分校（UCLA）在Nature杂志上颁发了首个复制中枢神经系统脊柱的3D打印钻研成就。

当植入神经干细胞时，会植入脊髓受到严重危险的动物，从而可能获得他们的活动技术。该系统试图仿照中枢神经系统的个性。该中枢神经脊柱是圆形的，只有2mm厚，其组成的框架为h型。支架周围是数十个直径约200μm的麦克风，用于疏导植入的神经干细胞和轴突沿十字交叉。2019年8月，美国钻研人员在《科学》杂志上颁发了一项钻研成就，通过Hoendenden将水冰利用到“模具中”，成功地出产出胶原蛋白3D打印“骨细胞”，这是3D打印全尺寸成人心脏的一次技术上的突破。

国内3D打印技术的发展较为落后，但是发展却极度迅速。在大学的创新课程中也已经起头解说3D打印技术。

Bar将3D打印的优势与机械学习的优势分析相结合，描述了3D打印在机械设计中的利用，开发用于出产机械节制装置的3D打印技术[18-20]。

3、3D打印资料简介

凭据印刷资料的分歧，印刷资料的机能也分歧。目前，用于塑料印刷的印刷资料重要分为通常塑料、工程塑料和生物塑料。

1）通用塑料。通用塑料是一种效能高、价值低、力学机能差、利用宽泛的塑料。它通常不用作结构资料[21]。宽泛使用的浓缩通用塑料有ABS、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，但由于通用塑料质量差，不能满足3D打印的资料机能要求，所以通用复合伙料的制作通常都是合成的。

2）工程塑料。工程塑料是一种宽泛用作构筑资料的热塑性资料，它拥有高强度、抗老化、高硬度和抗冲击等特点[22]，被宽泛用于3D打印。最常用的工程塑料有ABS工程塑料、尼龙塑料和聚碳酸酯。其中，ABS塑料拥有较好的韧性、抗冲击性和耐侵蚀性，但耐候性和收缩变形较差；；；聚碳酸酯拥有强度高、抗冲击性好、耐火、收缩率低等利益，但熔融后

黏度高、流动性低；；；尼龙塑料机械机能高，耐磨性强，拉伸机能好，韧性良好，但吸水率和尺寸不变性较差；；；聚醚醚酮（PEEK）拥有强度高、韧性好、导热系数低、易于加工等利益，但拥有化学惰性。现阶段，专家们也在通过不休的尝试和分析对各类工程塑料进行优化，以维持其优势，削减其劣势，提高其机能[23-33]。

3）生物塑料。随着环保要求越来越高，绿色产品不休出现。生物塑料是可生物降解的聚合物塑料。这种聚合物能够被天然微生物化学分化并降解成无传染的资料。使用最多的生物塑料重要是聚己内酯、PLA、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1和4-环己烷二甲酯[21]。其中，PLA相容性好，降解性好，热不变性和力学机能高，但抗拉强度低，脆性大；；；聚己内酯无毒、熔点低、生物相容性好、可生物降解，但力学机能较差；；；聚对苯二甲酸乙二醇酯-1和4-环己烷二甲酯拥有优异的韧性、通明度和生态相容性。聚对苯二甲酸乙二醇酯-1 无毒，但韧性低，收缩率高；；；4-环己烷二甲酯黏度低，液体流动性好，瞬间光固化，感光度高，韧性低，收缩率大。在选择3D打印制作的原资料时，要思考待加工零件的利用前提，而后选择相宜的打印资料。

4、结语

综上，钻研组介绍了3D打印技术的道理、发展过程、优弊端以及几种打印资料，并分析了3D打印技术的将来发展，从几个角度对3D打印技术进行了论述。

随着推算机技术、资料科技、机械制作技术的不休发展，3D打印技术的发展之路也越走越快。结合最新热点的智能制作，将会使3D打印设备变得更便于操作与使用，将来3D打印技术将会利用得越发宽泛。

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