1.3 未来3D打印应用趋势

3D打印的原理和优点决定了3D打印这项集光、机、电、数控及新材料于一体的先进制造技术，可以广泛应用于航空航天、军工与武器、汽车与赛车、电子、生物医学、牙科、首饰、游戏、消费品和日用品、食品、建筑、教育等众多领域。尤其是近年来，3D打印技术发展迅速，在各个环节都取得了长足进步。通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段相结合，该技术已成为现代模型、模具和零件制造的有效手段。

我们可以从以下几个主要的领域来展示3D打印技术在现阶段以及未来的应用趋势。

1）工业制造：产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证；制作模具原型或直接打印模具，可以直接打印产品。3D打印的小型无人飞机、小型汽车（图1-9）等概念产品已问世。

2）文化创意和数码娱乐：用于形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影《阿凡达》运用3D打印塑造了部分角色和道具，3D打印的小提琴接近了手工艺的水平。图1-10为3D打印的特殊构件和乐器。

3）航空航天、国防军工：用于复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、机构的直接制造。图1-11为美国宇航员在失重状态下测试3D打印机。

4）生物医疗：在生物医疗方面，3D打印已经可以制作人造骨骼、牙齿、助听器、义肢等，未来甚至可以打印人体可以替代的细胞和器官。图1-12为生物组织的3D打印机。

5）消费品：用于日常生活中珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY作品的设计和制造，如图1-13所示。

6）建筑工程：用于建筑模型风动实验和效果展示、沙盘模型等，便于建筑工程和施工（AEC）模拟。图1-14为3D打印机打印的建筑模型。

在房屋的修建方面，3D打印不仅能打印出各种房型，而且能直接打印出各种外立面造型的房屋，让建筑的艺术性通过3D打印技术一次性实现。3D打印建筑对各种特殊设计结构、空间结构、研发性产品、单一样品具有比常规施工技术更明显的优势。图1-15为我国企业用建筑3D打印机打印构件后组装的房屋。

7）教育：用3D打印的模型来验证科学假设，用于不同学科的实验、教学、教具。在北美的一些中学、普通高校和军事院校，3D打印机已经被用于教学和科研；我国的高校和中小学，3D打印机已经越来越多地走进课堂，如图1-16所示。

8）个性化定制：3D打印的数据文件可以远程传输，因此可以开展基于网络的数据下载、电子商务的个性化打印定制服务，3D打印技术在未来将革命性地改变日常生活。图1-17为远程打印的埃菲尔铁塔。

9）食品行业：食物3D打印机是一款可以把食物“打印”出来的机器。它使用的不是墨盒，而是把食物的材料和配料预先放入容器内，再输入食谱，按下按钮，余下的烹制程序由3D打印机去做，输出来的是真正可以吃的食物。人们可借助这一机器以巧克力或其他食材为原料“打印”出各种造型奇特的食品。图1-18为国内研制的煎饼3D打印机。

研究人员认为，食品3D打印机有助于利用全新食材，便捷地制作非传统食品。比如食品加工者从藻类中提取蛋白质，而后“打印”成高蛋白食品。3D打印机不仅方便打印食物，而且也能帮助人们设计出不同样式的食物。由于打印机所使用的“墨水”均为可食用性的原料，如巧克力汁、面糊、奶酪等，一旦人们在计算机上画好食物的样式图并配好原料，系统便会显示出打印机的操作步骤，完成食物的“搭建”工作。食物3D打印机将大大简化食物的制作过程，同时也能够帮助人们制作出更加营养、健康且有趣的食品。