1.3 3D打印的技术优势

3D打印的技术名称是“增材制造”，这是对实际打印过程比较贴切的描述。从更广义的角度讲，以设计数据为基础，将材料自动地累加起来成为实体结构的制造方法，都可视为增材制造技术。3D打印的技术优势如下：

1.省材料

“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造，传统数控制造一般是在原材料基础上，使用切割、磨削、腐蚀和熔融等办法，去除多余部分得到零部件，再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。对比铣床（通过铣刀对材料从外到内进行切削）、熔铸（熔化后倒入模具成型）等传统加工方式，3D打印材料利用率接近100%。

2.复杂造型无限制

3D打印的一大优势是对打印对象造型几乎没有限制。因为这种技术通过层层叠加的方式构建立体成品，几乎任意复杂结构造型都可以通过3D打印制造，这一定程度上打破了传统铸造、机床制造对成品结构的限制，同时任意曲面、小孔径内腔等制造难点也被攻克。因为过去传统的制造方法就是一个毛坯，把不需要的地方切除掉，是多维加工的，或者采用模具，把金属和塑料熔化灌进去得到零件，这样对复杂的零部件来说加工起来非常困难。3D打印无需原坯和模具，就能直接根据计算机图形数据，通过增加材料的方法生成任何形状的物体，简化产品的制造程序，缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本，如图1-7所示。

3.省时高效

首先，由于快速成型实现了首件净成型，后期辅助加工量大大减小，避免了委外加工的数据泄密和时间跨度，尤其适合一些高保密性的行业，如军工、核电领域。其次，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，3D打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。与传统技术相比，由于制造准备和数据转换的时间大幅减少，使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低，特别适合新产品的开发和单件小批量零件的生产。3D打印技术通过摒弃生产线而降低了成本，并大幅减少了材料浪费。

4.材料多样，无限制

各类3D打印机上所使用的材料种类很多，如树脂、尼龙、塑料、石蜡、纸以及金属或陶瓷的粉末，基本上满足了绝大多数产品对材料的力学性能需求。随着多材料3D打印技术的发展，有能力将不同原材料融合在一起，以前无法混合的原料混合后将形成新的材料，这些材料色调种类繁多，具有独特的属性或功能，如图1-8所示。

3D打印对原材料（加工对象的母件）没有形状限制，因为它的打印耗材是粉末状、线状或者液体，而不需要像玉器加工那样受玉石块大小和原始造型的限制。

5.精细轻盈

大多数金属和塑料零件为了生产而设计，这就意味着它们会非常笨重，并且含有与制造有关但与其功能无关的剩余物。在3D打印技术中，原材料只为生产所需要的产品，借用3D打印技术，团队生产出的零件更加精细轻盈。当材料没有了生产限制后，就能以最优化的方式来实现其功能，因此，与机器制造出的零件相比，打印出来的产品重量要轻60%，并且同样坚固。

6.省空间和仓储

3D打印技术的魅力在于它不需要在工厂操作，桌面3D打印机可以打印出小物品，而且，人们可以将其放在办公室一角、商店甚至房子里；而自行车车架、汽车转向盘甚至飞机零件等大物品，则需要更大的3D打印机和更大的放置空间。3D打印机可以按需定制，减少了企业的实物库存。人们所需的物品按需就近生产，可以最大限度地减少长途运输的成本。

7.操作简单，省人力

只要有3D打印的模型文件，按动开始按键，3D打印机就会自动执行。不再需要传统的刀具、夹具和机床或任何模具，无论是否受过专业的计算机和机床操作训练，工人的操作失误因素被完全避免，为工厂节约了大量的技能培训开销和人力成本。

8.三维数据远程无损传输

3D打印的文件是一种数据格式，和可复制的视频和音频文件相似。因此利用扫描技术和3D打印技术，可以扫描、编辑和复制实体对象，创建精确的数据文件，并利用互联网进行远程传输，如扫描了十二生肖的铜首，将文件传送到世界上的任何一个角落，利用3D打印机就可以打印出一模一样的样品，成龙电影《十二生肖》中的镜头很容易被实现，如图1-9所示。

9.设备的修复

对偏远地区来说，一些设备非常宝贵，如果发生损坏维修时缺少相关零件，可以利用3D打印机来快速打印替代的零件进行修复，如棘齿扳手等工具在国际空间站被3D打印出来，3D打印机被作为人类前往火星计划的一部分，其在空间站的使用让人类自由遨游太空成为可能。图1-10所示为太空中的3D打印机。