快速成形技術(shù)（3d打印技術(shù)）研究發(fā)展方向

快速成形技術(shù)是當(dāng)今世界上飛速發(fā)展的先進(jìn)制造技術(shù)之一。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，快速成形技術(shù)已由它的技術(shù)熱情期進(jìn)入了早成熟期，并朝著快速制造(Rapid Manufacturing, RM)的方向發(fā)展。
(1) 快速成形仍保留制造概念模型的部分，并朝桌面化發(fā)展。隨著快速成形技術(shù)的發(fā)展，一種適合辦公室環(huán)境和桌面化的小型“三維打印機(jī)”日益受到用戶(hù)和RP設(shè)備開(kāi)發(fā)商的關(guān)注。其特點(diǎn)是：1) 價(jià)格便宜；2)
外觀小巧美觀；3) 成形空間較��；4) 有一定的造型精度。桌面化快速成形設(shè)備價(jià)格十分低廉。以色列的概念模型機(jī)在世界上領(lǐng)先。國(guó)內(nèi)，清華大學(xué)激光快速成形中心也在開(kāi)發(fā)“三維打印機(jī)”。
(2) 快速成形朝制造功能零件的方向發(fā)展。采用快速成形的原理直接制造功能零件，如牙矯器和助聽(tīng)器、組織工程支架、人工骨的細(xì)胞載體框架以及藥物緩釋系統(tǒng)、直接金屬零件快速成形等，在很多領(lǐng)域有重要應(yīng)用，因而受到廣泛的關(guān)注，但目前這些內(nèi)容仍處于研究與半商品化階段。

從技術(shù)層面來(lái)講，針對(duì)快速成形發(fā)展趨勢(shì)的相應(yīng)研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
(1) 新的成形方法與成形工藝研究
在拓寬快速成形技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，探索新的成形方法與成形工藝。新的成形方法層出不窮，如三維微結(jié)構(gòu)制造、生物活性組織的工程化制造、激光三維內(nèi)割技術(shù)、直接金屬零件快速制造等。關(guān)于RP微型制造的研究主要集中于：RP微成形機(jī)理與方法、RP系統(tǒng)的精度控制、激光光斑尺寸的控制以及材料的成形特性等方面。目前制作的微零件僅是概念模型，并不能稱(chēng)之為功能零件，更談不上微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。要達(dá)到MEMS還需克服很多問(wèn)題，如：隨著尺寸的減小，表面積與體積之比相對(duì)增大，表面力學(xué)、表面物理效應(yīng)將起主導(dǎo)作用；微摩擦學(xué)、微熱力學(xué)等方面的基礎(chǔ)研究，及微系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試等。
(2) 新的成形能源研究
SLA、LOM、SLS等快速成形工藝多以激光作為能源，而激光系統(tǒng)(包括激光器、冷卻器、電源和外光路)的價(jià)格及維護(hù)費(fèi)用昂貴，致使快速成形加工成本較高，目前有許多RP研究集中于新型成形能源的開(kāi)發(fā)。
(3) 集成化研究
制造科學(xué)、生物科學(xué)、信息科學(xué)、納米科學(xué)和管理科學(xué)是21世紀(jì)的5個(gè)主流科學(xué)，制造科學(xué)與其它科學(xué)相互交叉與滲透是其必然發(fā)展趨勢(shì)。如快速成形與信息科學(xué)交叉的遠(yuǎn)程制造、與生物科學(xué)交叉的生物制造、與納米科學(xué)交叉的微機(jī)電系統(tǒng)等都是快速成形技術(shù)的發(fā)展空間及研究?jī)?nèi)容。
(4) 新型成形材料的研究
快速成形技術(shù)的進(jìn)步依賴(lài)于新型成形材料的開(kāi)發(fā)和新型成形設(shè)備的研制。開(kāi)發(fā)全新的RP材料，特別是復(fù)合材料，如納米材料、非均質(zhì)材料、其它傳統(tǒng)方法難以制作的復(fù)合材料等已是當(dāng)前RP材料研究的熱點(diǎn)。目前國(guó)外RP技術(shù)的研究重點(diǎn)是RP成形材料的研究開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用，有許多來(lái)自材料和化工專(zhuān)業(yè)的科技人員在進(jìn)行RP材料的研究。
(5) 數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究
三維模型的數(shù)據(jù)處理是實(shí)現(xiàn)CAD系統(tǒng)和快速成形系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和流通的核心環(huán)節(jié)，其研究目標(biāo)主要是進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)處理的速度和精度，研究開(kāi)發(fā)用CAD原始模型直接進(jìn)行切片的方法, 減少數(shù)據(jù)處理量以及由STL格式
轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)缺陷和輪廓失真等。

總之，快速成形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)完全符合楊叔子院士所指出的先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，即制造產(chǎn)品的精確化、極端化、人文化；制造過(guò)程的綠色化、快速化、節(jié)省和高效；制造方法的數(shù)字化、自動(dòng)化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。