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廠房內(nèi)，世界上第一個用3D打印的別墅卻轟動了整個房產(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，基礎和墻體用鋼筋20噸，混凝土C30標號，380立方米，全程由電腦程序操控，經(jīng)檢測其抗震級別達到八級以上。
3D技術打印房屋全部使用機械自動化操作，不用耗費人工資源，節(jié)約人力成本。
3D打印技術，也稱為增材制造技術，是近年來興起的一種快速成型技術。也被譽為21世紀最具顛覆性的技術之一。3D打印是采用計算機建模技術，通過逐層疊加的辦法構筑目標材料，具有快速化、精準化、個性化等優(yōu)點。
早在2013年2月，英國倫敦Softkill Design建筑設計工作室就首次提出了3D打印房屋這一概念，并成功制造了首個建筑模型。
而在荷蘭埃因霍溫市，埃因霍溫科技大學宣布，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打印技術可以分為熔融沉積成形、光固化立體成形、分層實體制造、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（FDM）技術是以絲狀的PLA，ABS等熱塑性材料為原料，通過加工頭的加熱擠壓，在計算機的控制下逐層堆積，最終得到成形的立體零件。這種技術是目前最常見的3D打印技術，技術成熟度高，成本較低，可以進行彩色打印。
光固化立體成形（SLA）
光固化立體成形技術（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），實現(xiàn)液態(tài)材料的固化，逐漸堆積成形的技術。這種技術可以制作結(jié)構復雜的零件，零件精度以及材料的利用率高，缺點是能用于成形的材料種類少，工藝成本高。
分層實體制造（LDM）
分層實體制造技術（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)每層截面形狀進行切割粘貼，實現(xiàn)零件的立體成形。這種技術速度較快，可以成形大尺寸的零件，但是材料浪費嚴重，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（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，使一個個小的熔池相互熔合并凝固，這樣不斷進行形成一個完整的金屬零件實體。這種技術可以成形出結(jié)構復雜、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（SLM）的原理與電子束選區(qū)熔化成形技術相似，也是一種基于粉末床的鋪粉成形技術，只是熱源由電子束換成了激光束，通過這種技術同樣可以成形出結(jié)構復雜、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（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)構非常復雜的零件。
電子束熔絲沉積成形（EBF）
電子束熔絲沉積成形技術又稱電子束自由成形制造技術（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定軌跡運動，直到制造出目標零件或毛坯。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，預計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％。預計未來全球市場將持續(xù)25％左右的增速發(fā)展。
3D打印在實際應用過程中存在的問題
3D打印在模具生產(chǎn)應用中的問題
3D打印有效地減少了模具生產(chǎn)中的工藝流程，可從計算機圖形數(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，這一技術還需要與傳統(tǒng)機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性能難保證。
3. 3D打印技術在當前所能達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)的設計要求，這是也成為限制3D打印技術在模具生產(chǎn)中的一個關鍵問題。
3D打印在材料應用中的弊端
當前國內(nèi)3D打印中使用的金屬粉末主要依靠進口。而且工業(yè)使用的3D打印機價格非常昂貴，耗材也同樣非常昂貴。當前消費類的3D打印材料種類較少，主要應用為POA塑料和ABS，但此類材料存在有害氣體散發(fā)風險。此外，3D打印技術在打印零件時，還無法實現(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打印技術缺乏統(tǒng)一的制造標準
（3）3D打印影響專利權人權利
（4）3D打印產(chǎn)業(yè)鏈缺少統(tǒng)籌發(fā)展規(guī)劃
3D打印技術在未來發(fā)展方向
快速修復
3D打印可應用于貴重部件的修復、延長關鍵零部件的使用壽命，降低設備維修成本。對緊缺或損壞部件直接打印對于大型、固定設備可實現(xiàn)現(xiàn)場維修。如航天領域中易損且造價較高的鈦合金葉片。
快速制造
3D打印應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)
張學軍，3D打印技術研究現(xiàn)狀和關鍵技術。
紀紅，3D打印的發(fā)展與制造領域可行性應用探討
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