快速成形技術（3d打印技術）研究發(fā)展方向

快速成形技術是當今世界上飛速發(fā)展的先進制造技術之一。經過20多年的發(fā)展，快速成形技術已由它的技術熱情期進入了早成熟期，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”日益受到用戶和RP設備開發(fā)商的關注。其特點是：1) 價格便宜；2)
外觀小巧美觀；3) 成形空間較小；4) 有一定的造型精度。桌面化快速成形設備價格十分低廉。以色列的概念模型機在世界上領先。國內，清華大學激光快速成形中心也在開發(fā)“三維打印機”。
(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，如牙矯器和助聽器、組織工程支架、人工骨的細胞載體框架以及藥物緩釋系統、直接金屬零件快速成形等，在很多領域有重要應用，因而受到廣泛的關注，但目前這些內容仍處于研究與半商品化階段。

從技術層面來講，針對快速成形發(fā)展趨勢的相應研究內容主要包括以下幾個方面：
(1) 新的成形方法與成形工藝研究
在拓寬快速成形技術應用的基礎上，探索新的成形方法與成形工藝。新的成形方法層出不窮，如三維微結構制造、生物活性組織的工程化制造、激光三維內割技術、直接金屬零件快速制造等。關于RP微型制造的研究主要集中于：RP微成形機理與方法、RP系統的精度控制、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，并不能稱之為功能零件，更談不上微機電系統(MEMS)。要達到MEMS還需克服很多問題，如：隨著尺寸的減小，表面積與體積之比相對增大，表面力學、表面物理效應將起主導作用；微摩擦學、微熱力學等方面的基礎研究，及微系統的設計、制造、測試等。
(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(包括激光器、冷卻器、電源和外光路)的價格及維護費用昂貴，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發(fā)。
(3) 集成化研究
制造科學、生物科學、信息科學、納米科學和管理科學是21世紀的5個主流科學，制造科學與其它科學相互交叉與滲透是其必然發(fā)展趨勢。如快速成形與信息科學交叉的遠程制造、與生物科學交叉的生物制造、與納米科學交叉的微機電系統等都是快速成形技術的發(fā)展空間及研究內容。
(4) 新型成形材料的研究
快速成形技術的進步依賴于新型成形材料的開發(fā)和新型成形設備的研制。開發(fā)全新的RP材料，特別是復合材料，如納米材料、非均質材料、其它傳統方法難以制作的復合材料等已是當前RP材料研究的熱點。目前國外RP技術的研究重點是RP成形材料的研究開發(fā)及其應用，有許多來自材料和化工專業(yè)的科技人員在進行RP材料的研究。
(5) 數據處理技術研究
三維模型的數據處理是實現CAD系統和快速成形系統之間數據轉換和流通的核心環(huán)節(jié)，其研究目標主要是進一步提高數據處理的速度和精度，研究開發(fā)用CAD原始模型直接進行切片的方法, 減少數據處理量以及由STL格式
轉換而產生的數據缺陷和輪廓失真等。

總之，快速成形技術的發(fā)展趨勢完全符合楊叔子院士所指出的先進制造技術的發(fā)展趨勢，即制造產品的精確化、極端化、人文化；制造過程的綠色化、快速化、節(jié)省和高效；制造方法的數字化、自動化、集成化、網絡化和智能化。