3D打印（3Dprinting），又稱積層制造（AdditiveManufacturing，AM），屬于快速成形技術(shù)的一種，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)直接制造幾乎任意形狀三維實(shí)體的技術(shù)。

3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)，建筑工程和施工，汽車，航空航天，醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，武器裝備等領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

據(jù)BBC報(bào)道，全球每年有超過(guò)60萬(wàn)人需要進(jìn)行血管重建手術(shù)。其中大于6毫米的“人造血管”已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商品化，而小于6毫米的***血管制備則成為一個(gè)國(guó)際性的難題?，F(xiàn)在，一個(gè)德國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用利用3D打印技術(shù)成功研制出了人造血管，這項(xiàng)成果將成為廣大器官移植者的福音。

世界上第一輛“打印汽車”日前在加拿大亮相，是一輛三輪、雙座油電混合動(dòng)力車，高速公路百公里油耗僅需1.17升（200英里/加侖），其耐用又環(huán)保時(shí)尚的特點(diǎn)令許多傳統(tǒng)汽車都相形見(jiàn)絀。

3D打印技術(shù)之一，直接金屬激光燒結(jié)（Directmetallasersintering，DMLS）技術(shù)，通過(guò)激光將少量金屬粉末融化，通過(guò)加熱頭擠出固化成設(shè)計(jì)的形狀。這項(xiàng)技術(shù)可以打造出非常復(fù)雜的金屬結(jié)構(gòu)，用在建筑工程當(dāng)中，可以制造出很多復(fù)雜的金屬物件，改變建筑工程的模式。和澆鑄不同，這些金屬物件不需要模具，所以每一個(gè)都可以分別設(shè)計(jì)，在大量節(jié)省工時(shí)、材料等成本的同時(shí)，也節(jié)省了邊角廢料的費(fèi)用。

近日，“全球首批3D打印實(shí)用建筑”10幢3D打印建筑在上海張江高新青浦園區(qū)內(nèi)正式交付使用，作為當(dāng)?shù)貏?dòng)遷工程的辦公用房。據(jù)悉，建造房屋不再需要建筑工人，僅用一臺(tái)3D打印機(jī)就可以完成，打印這10幢房屋僅花費(fèi)了24小時(shí)。

3D技術(shù)的暢想者們甚至提出打印活體細(xì)胞，克隆人體器官，克隆人的概念。

三亞思海創(chuàng)新機(jī)電工程設(shè)計(jì)有限公司研制的FDM型3D打印機(jī)成功制作出一艘小船，并下水試航成功。小船長(zhǎng)2米，寬0.8米，高0.3米，重量35公斤，采用尼龍樹(shù)脂材料，可搭乘兩個(gè)成年人。

世界最大的集裝箱航運(yùn)公司馬士基（Maersk）正在嘗試在運(yùn)輸船上安裝3D打印機(jī)，為船只打印零備件。

美國(guó)海軍也嘗試將一臺(tái)3D打印機(jī)安裝在一艘兩棲攻擊艦USSEssex黃蜂級(jí)兩棲攻擊艦次艦上，希望3D打印機(jī)可以在船上打印一些零備件，以減少艦隊(duì)的后勤補(bǔ)給。

現(xiàn)代船舶制造的技術(shù)現(xiàn)狀

從船舶建造工藝的發(fā)展歷史的來(lái)看，鋼制船舶最大的革命性變革就是從鉚接到焊接，其后的工藝進(jìn)步多是技術(shù)的小改進(jìn)，主要是提升效率、節(jié)約成本，但建造工藝技術(shù)的本質(zhì)沒(méi)有發(fā)生根本性變化。

現(xiàn)代造船工業(yè)的發(fā)展主要是靠要素的投入，比如產(chǎn)能提升、大船塢和大吊車、廠房加大、生產(chǎn)設(shè)備增加來(lái)推動(dòng)。

數(shù)字化在造船領(lǐng)域的應(yīng)用，如計(jì)算機(jī)管理、三維建模應(yīng)用等方面越來(lái)越完善，智能化越來(lái)越強(qiáng)。生產(chǎn)過(guò)程的模擬技術(shù)，也是數(shù)字技術(shù)的一種應(yīng)用，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)流程的模擬、物料的模擬等來(lái)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。

在常規(guī)船型船舶的制造中，從鋼材的預(yù)處理、套料、號(hào)料、下料、分揀、裝配、焊接、打磨等到整個(gè)分段的形成，占整個(gè)單船制造人工時(shí)成本的25%左右，管系、舾裝件的預(yù)裝占整個(gè)單船制造人工時(shí)成本的15%左右。

而在各大船舶制造企業(yè)中，因分段裝配場(chǎng)地和工時(shí)的限制、精度的限制，常常制約著整個(gè)生產(chǎn)計(jì)劃與產(chǎn)能。眾多企業(yè)在自身的分段產(chǎn)能達(dá)不到整體制造的產(chǎn)能的情況下都將分段的裝配與制造外包。

3D打印制造與帶來(lái)船舶制造領(lǐng)域集群產(chǎn)業(yè)的可能升級(jí)

2014年8月25日，北京造船工程學(xué)會(huì)“船舶與海洋工程應(yīng)用3D打印技術(shù)”學(xué)術(shù)交流活動(dòng)在北京舉行。中船重工經(jīng)濟(jì)研究中心曹林在“關(guān)于3D打印技術(shù)在船舶領(lǐng)域應(yīng)用的調(diào)查報(bào)告”中，介紹了船舶行業(yè)3D打印技術(shù)應(yīng)用情況：從當(dāng)前看，對(duì)于已經(jīng)成功應(yīng)用3D打印技術(shù)制造的模型和產(chǎn)品，可在船舶工業(yè)中大力推廣應(yīng)用，尤其在研發(fā)設(shè)計(jì)階段，與傳統(tǒng)制造技術(shù)形成互補(bǔ)；從中期看，一批船用復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件、特種零件、合金構(gòu)件、復(fù)合材料構(gòu)件的3D打印制造及修復(fù)技術(shù)有望突破，并最終向大型化、批量化方向發(fā)展；從長(zhǎng)期看，3D打印技術(shù)有望引領(lǐng)未來(lái)船舶工業(yè)的發(fā)展方向，推動(dòng)船舶工業(yè)體系的變革。

本文作者提出一個(gè)概想，3D打印智能制造造船技術(shù)的未來(lái)，應(yīng)該是直接由礦業(yè)巨頭提煉礦產(chǎn)后，根據(jù)船舶設(shè)計(jì)的模型直接3D打印智能制造出船舶分段與預(yù)舾裝等結(jié)構(gòu)件的半成品，從鋼材的預(yù)處理、套料、號(hào)料、下料、分揀、裝配、焊接、打磨，管系、舾裝件的預(yù)裝等到整個(gè)分段的形成。然后再進(jìn)行設(shè)備等的安裝與搭載合攏、調(diào)試?；蛟S，某些設(shè)備也能在現(xiàn)場(chǎng)直接3D智能打印或者安裝。

當(dāng)然，這帶來(lái)的是整個(gè)工程工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的改變，建筑、道路橋梁、重型機(jī)械等產(chǎn)業(yè)，由礦業(yè)巨頭直接對(duì)用戶，中間集成商的作用越來(lái)越弱，代替的是智能設(shè)計(jì)服務(wù)。

4D打印

所謂第4維度指的是時(shí)間，該技術(shù)就是讓物體隨著時(shí)間的推移，自我進(jìn)行變化。例如家具可以自行組裝。該技術(shù)需要一種可以創(chuàng)造多層材料的特制3D打印機(jī)，水作為材料打印出后進(jìn)行擴(kuò)展的能量來(lái)源。把這種可自動(dòng)變形的材料放入水中，它就能按照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)自動(dòng)折疊成相應(yīng)的形狀。

這項(xiàng)技術(shù)由麻省理工學(xué)院的自組裝實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)和明尼蘇達(dá)州和以色列合資的一家3D打印機(jī)制造商斯特塔西有限公司合作開(kāi)發(fā)。

4D打印不但能夠創(chuàng)造出有智慧、有適應(yīng)能力的新事物，也許甚至還可以徹底改變傳統(tǒng)的工業(yè)。

當(dāng)然，未來(lái)科技的改變無(wú)法預(yù)測(cè)也不可估量，希望在不久的將來(lái)，3D、4D智能制造能夠完全解放人力，解放造船工人的辛苦。

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