说到近几年的制造业，3D打印、3D打印机、3D打印、快速成型、快速制造、数字化制造等等都是热词。这些名词像一阵旋风，似乎一夜之间在学术界、政界、媒体、金融界、制造业掀起了巨大的波澜。但是，你对这些概念了解多少呢？如果你还不确定，这里有一篇文章可以全面完整的分析这些术语，让人们真正认识和理解“什么是3D打印”“什么是快速制造”。
分析一：快速成型(简称RP)诞生于20世纪80年代末，是一种基于材料堆积方法的新技术，被认为是近20年来制造领域的重要成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学和激光技术于一体，能够自动、直接、快速、准确地将设计思想转化为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作和检验新的设计思想提供了一种高效、低成本的手段。目前国内媒体界习惯将快速成型技术称为“3D打印”或“3D打印”，形象生动，但实际上“3D打印”或“3D打印”只是快速成型的一个分支，只能代表快速成型技术的一部分。快速制造分为狭义和广义。从狭义上讲，它是基于激光粉末烧结快速成型技术的全新制造理念。实际上，它属于RP快速成型技术的一个分支。它是指一种快速、灵活、低成本的制造方法，直接从电子数据中自动执行。与一般的快速原型技术相比，快速制造的特点是可以直接生产出最终产品，适应从单个产品到批量的单个产品的制造；从广义上讲，RM快速制造可以包括“快速制模”技术和数控加工技术，因此可以和RP快速成型技术竞争，互赢。国际上喜欢用“增材制造”(简称AM)来涵盖RP和RM技术，国内翻译过来就是增量制造、增材制造或增材制造。2009年，美国ASTM成立了F42委员会，并将AM定义为：“将mat-minerals连接起来，以USUA方式一层一层地从3D模型数据中制造物体的过程，与间接制造方法相反。”即通过添加材料，基于三维CAD模型数据，直接制造出与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法。
分析二：几种主流快速成型技术的成型原理、优缺点1。激光固化(SLA——Stereolithography)该技术以光敏树脂为原料，利用计算机控制的紫外激光，根据零件各分层截面的轮廓，逐点扫描液态树脂，然后扫描区域的树脂薄层发生光聚合反应，从而形成零件的薄截面。当该层固化后，移动工作台，在之前固化的树脂表面涂上一层新的液态树脂，进行下一层的扫描固化。新固化的层牢固地结合到前一层，并重复这一过程，直到制造出整个零件的原型。美国3DSYSTEMS公司是第一家引入这项技术的公司。这种技术的特点是精度和光洁度高，但材料易碎，运行成本太高，后期处理复杂，对操作人员要求高。适用于装配设计过程的验证。
2.3D打印(3DP——3Dimension Printer)的特点是小型化、易操作，多用于商业、办公、科研和个人工作室。根据打印方式的不同，3DP三维打印技术可分为热爆三维打印(代表：美国3D Systems公司的Zprinter系列——原属于ZCorporation，现已被3D Systems收购)、压电3D打印(代表：美国3D Systems公司的ProJet系列和Stratasys公司最近收购的以色列Objet公司的3D打印设备)、DLP投影3D打印(代表：德国Envisiontec公司的Ultra和Perfactory系列)等。热爆3D打印技术的原理是从储料桶中送出一定量的粉末，然后用滚筒在加工平台上铺一层薄薄的原料。打印头根据对3D计算机模型切片后得到的2D切片信息，喷洒隔离剂，并粘粉。做完一层，加工平台自动下降一点，储料桶上升一点。刮刀将粉末从升高的储料桶中推到工作平台上，并使粉末变平，从而通过循环获得所需的形状。这项技术的特点是速度快(是其他工艺的6倍)，成本低(是其他工艺的1/6)。缺点是精度和表面光洁度低。Zprinter系列是世界上唯一可以打印全彩零件的3D打印设备。
压电三维打印，类似于传统的二维喷墨打印，可以打印出超高精度的样品，适用于微小精细零件的快速成型。与SLA相比，设备维护更简单；表面质量好，Z轴精度高。DLP投影3D打印技术的成型原理是利用直接光照成型技术(DLPR)成型光敏树脂，将CAD数据分层，由计算机软件支持，然后输出黑白位图文件。每一层的位图文件都会被DLPR投影仪投射到工作台上的感光树脂上，使其固化成型。DLP投影3D打印的优点：使用机器出厂时提供的软件，可以自动生成支撑结构，打印出完美的3D零件。与快速成型领域的其他设备相比，独特的专利体素化技术保证了成型产品的精度和表面光洁度。
3.FDM ——熔融沉积成型FDM工艺，也称为挤出成型，关键是保持半流动成型材料刚好高于熔点(通常控制在比熔点高1左右)。通过CAD分层数据控制FDM喷嘴，使半流动的熔断材料(丝的直径一般在1.5mm以上)从喷嘴中挤出，凝固形成具有轮廓形状的薄层，最后一个一个地形成整个零件模型。美国3DSYSTEMS公司的BFB系列和Rapman系列产品都采用了FDM技术，其技术特点是直接采用ABS、PC等工程材料制造，适用于设计的不同阶段。缺点是表面光洁度差。
3D打印机样品的熔融挤压
4.选择性激光烧结(SLS——Se1ected Laser Sintering)这种方法以CO2激光为能源，目前使用的造型材料多为各种粉末材料。在工作台上均匀铺上一层薄薄的粉末(100 m-200 m)，激光束在计算机的控制下根据零件的分层轮廓进行选择性烧结，完成一层后再烧结下一层。所有烧结后，多余的粉末被去除，然后零件被抛光和干燥。目前的工艺材料有尼龙粉和塑料粉，也有用金属粉烧结的。德国EOS公司的P系列塑料成型机和M系列金属成型机是世界上最好的SLS技术设备。SLS技术可以分为快速原型制造或快速制造，因为使用SLS技术可以直接快速地制造出最终产品。
5.DED(直接金属沉积)相当于多层激光熔覆，利用激光或其他能量在材料从喷嘴输出时同步熔化材料，凝固后形成固体层，层层叠加，最终形成三维立体零件。DED成形精度低，但成形空间不受限制，所以它
6.LOM(分层物体制造)的基本原理：利用激光等工具将板材一层一层地切割堆叠，最终形成一个三维实体。木纹件、塑料件、金属件可分别用纸板、塑料板、金属板制成。纸板或塑料板层与层之间的粘接通常通过胶粘剂来实现，而金属板层与层之间的直接粘接通常通过焊接(如热钎焊、熔焊或超声波焊接)和螺栓连接来实现。最大的缺点：不能做太复杂的零件，材料范围很窄，每层厚度无法调整，精度有限。
分析三：几种主流快速制造工艺的原理和优缺点1。选择性激光烧结(SLS——Se1ected Laser Sintering)利用SLS设备，可以直接制造金属模具和注塑模具的异形热流道系统，其硬度可以达到较高的洛氏硬度，性能可以达到锻造水平，也可以直接制造特殊复杂的功能零件。SLS技术以其小批量快速制造特殊复杂功能零件的能力，在航空航天、军工、汽车发动机测试开发、医疗等领域得到广泛认可和应用，通过一次成型多个零件，可实现小批量多品种、个性化的快速制造。
2.VCM——Se1ected Laser Sintering又叫“真空注塑复合模”，即利用原模板，在真空状态下制作一个硅胶模具，在真空状态下浇注PU材料，从而克隆出与原模板相同的复制品，这是最常用的快速模具技术。通过这项技术，可以生产出满足各种功能特性的类似于工程塑料的产品。一般一套VCM硅胶模具可以复制20套产品，特别适合复制中小型和精细零件，如仪器仪表、汽车零部件制造行业。这种加工技术可以满足在产品试制中的应用，时间短，成本低，速度快。通常的工艺流程是：3DP/SLA快速成型(手板和原型制作)-VCM真空注塑机(快速制模)-小批量复制生产。
3.反应注射成型(RIM)，又称“反应注射成型”，是一种应用于快速成型产品生产的新技术。将双组分聚氨酯材料混合后，在常温低压下注射到快速模具中，通过材料的聚合、交联、固化等化学和物理过程形成产品。由于使用的原材料为液体，可以用较小的压力快速充满模具型腔，因此合模力和模具成本降低，特别适合生产大尺寸、大面积的零件，如汽车保险杠、仪表台、尾翼等。一套轮圈模具可以复制200个产品，已经应用于汽车研发、仪器仪表、雕塑创意、建筑设计等领域。总的工艺流程是：SLS/CNC快速成型(手板和原型制作)-RIM快速制模-注塑成型(小批量复制和生产)。
4.计算机数字控制(CNC)CNC是由程序控制的自动机床。控制系统可以对控制代码或其他符号指令指定的程序进行逻辑处理，并由计算机解码，使机床执行指定的动作，通过刀具切削将毛坯材料加工成半成品零件。自1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造业，尤其是汽车、航空航天和军工行业得到了广泛应用，数控技术在硬件和软件两方面都得到了快速发展。(来自百度百科)与传统机床相比，数控具有数字化、高效率、批量生产的特点，基本可以应对所有结构和形状复杂的工件。因此，虽然不是严格意义上的快速成型技术，但业界通常将其归入快速制造的范畴。
分析四：为什么要大力推动国内外快速成型和快速制造技术的发展？2011年底和2012年4月，奥巴马两次在公开演讲中大力倡导快速成型和快速制造技术，并将人工智能、3D打印和机器人视为振兴美国制造业的三大重要支柱，认为制造业可以借助这些技术“回归美国”。随后，美国的3D打印产业得到了政府的支持。美国国防部、能源部和商务部等5个政府部门将共同出资4500万美元，由俄亥俄州、宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州的企业、学校和非营利组织组成的联合小组将出资4000万美元。在俄亥俄州，成立了一个由政府和私营部门共同资助的制造创新研究所，——国家增材制造创新研究所，开发3D打印技术。美欧学者近日预测，以互联网、新材料、新能源相结合为基础的第三次工业革命正在到来，其核心是“制造业数字化”，这将彻底改变全球技术要素和市场要素的配置。有专家认为，德、德等国取得了开创性的技术突破，可能占据这场革命的制高点，重新定义全球分工。可以肯定的是，新科技革命将受到现代化进程和国际竞争的强烈需求的推动，也将与新兴产业的发展更加紧密地结合和促进。美国的《时代》杂志将3D打印产业列为“美国十大发展最快的产业”，而英国的《经济学人》杂志则认为它将与其他数字化生产模式一起推动新的工业革命的实现。如此重视3D打印的原因不外乎以下几点：
1.消费模式的改变导致了工业制造模式的改变。最初，人类的消费模式受到工业制造模式的影响。市场上卖什么，人类就消费什么，没有其他想法。第一次和第二次工业制造革命，使人类从最早的全手工、自给自足的生产和消费模式，飞跃到产品快速丰富、全球流通的阶段，到现在供大于求，人们的消费又可以反过来影响制造业；现在人们开始讨厌大众化、个性化的产品，更喜欢个性化的产品，这些产品往往具有个性化、定制化、多样化的特点。传统而费时的开模制造方式已经不能适应这种新的消费趋势，因此快速成型和快速制造技术应运而生。与生产大规模标准化产品的模具制造相比，3D打印可以在一定约束下自由生产个性化产品，可以称为“大规模定制制造模式”，是一种互联网支持的智能大规模定制模式，也可以称为“分散生产、本地销售”模式，标志着个性化消费时代的到来。过去，消费者在商店里选择和购买已经生产出来的产品，而现在他们可以根据自己的需求在“3D打印店”定制，一边生产一边体验，及时获得自己喜欢的产品。
2.快速成型和快速制造比传统模具制造有明显的优势。快速成型技术不受产品结构和形状的限制。任何复杂的造型和结构，只要有CAD数据就可以轻松完成，这就为个性化定制提供了可能。而且利用快速原型技术和快速制造技术，不需要开模，实现了无模制造，可以将新产品开发成本降低到传统方法的1/3-1/5，周期缩短到1/5-1/10。此外，大部分快速成型和快速制造设备可以实现无人值守、24小时不间断加工，为厂商节省了人力成本，提高了生产效率。快速原型和快速制造技术可用于产品设计、开发、试制、小批量生产等。而且大到飞机，小到戒指，只要需要实物打样或者试制，都可以用在工业制造、教育、医疗、文物保护等领域，应用非常广泛。快速原型和快速制造的后处理量大大减少，避免了外包加工的数据泄露和时间跨度，特别适用于一些高安全性行业，如军工、核电领域。3D打印技术“打印”出来的产品，自然无缝的连接融合，结构之间的稳定性和连接强度远高于传统方式。
3.未来制造业必须走低碳环保之路。“第三次工业革命”概念的真正兴起和全球传播，与全球可持续发展的压力密切相关。具体来说：第一，到了80年代，石油等化石能源的枯竭以及随之而来的全球气候变化，给人类的可持续生存带来了危机。第二，以化石燃料驱动的原有工业经济模式已经不能支撑世界的可持续发展，需要寻求一种新的模式，使人类进入“后碳”时代。快速成型和快速制造技术恰逢其时，以绿色、节能、低碳、环保的新姿态迅速得到世界各国政府和机构的认可和信任。快速原型和快速制造采用增材制造技术，不同于传统的减法和铣削制造方式。基本上就是生产了多少重量的东西，也就是消耗了同样重量的材料，所以消耗的材料明显减少。个性化定制不产生产品库存，可以在减少碳排放和原材料消耗的前提下保持较高的生产效率。3D打印的原材料使用量仅为传统生产方式的1/10，这在当今资源宝贵的时代无疑具有极大的优势。
4.全球制造业未来的竞争在于高附加值的设计环节。在当今全球经济走向第三次工业革命、经济疲软的背景下，欧美国家开始制定“再工业化”战略——，去除附加值低的加工制造环节，重构制造业产业链，着力加强高附加值环节的再造，通过技术创新和设计创新改变传统制造业的制造模式，降低单位劳动力成本，提高其国际竞争力，提供大量就业机会。快速成型和快速制造的成熟为这一战略提供了切实的条件。原有的制造业是制约R&D和设计环节的生产加工环节，新产品的开发需要从一开始就考虑最终能否生产出来；快速成型和快速制造技术对产品设计没有限制。只要能设计出来，CAD建模完成，任何结构和形状都可以生产出来。这样一来，工业设计中的创造力和能量就会无限释放。谁拥有杰出的工业设计能力，谁就将成为未来全球制造业的领导者，创造高额利润。中国的制造业，如果还停留在国外设计，国内制造或者pro的阶段
分析五：目前制约快速成型和快速制造技术在国内推广的一些难点在国内。除了中国政府正在大力提倡的快速成型和快速制造技术之外，业内已经有一些有识之士在从事快速成型和快速制造设备的销售和推广工作。大部分是欧美快速成型和快速制造设备在中国的代理商，比如杭州的仙林三维。它是德国和美国许多领先的快速原型和快速制造设备的授权经销商，他们建立了自己的快速制造服务中心，可以为有需要的人提供各种3D打印和小批量制造服务。可以说是目前国内最专业、规模最大的3D打印技术集成服务商。但是，快速成型和快速制造技术在中国普及还需要一段时间。综上所述，原因是：
1.核心技术主要在欧美研发。快速成型和快速制造的核心技术掌握在德国、美国等发达国家手中。国内从事这方面研发的企业很少，大部分是高校和科研机构。很多最新的研究成果离产业化还很远。
2.专业级设备价格高，是因为大部分快速成型和快速制造都是进口设备，导致价格高，动辄几万、上百万，普通消费者难以承受。目前买家主要在高端制造业，医疗，大学。
3.了解和理解是不够的。中国人对快速成型和快速制造技术的认识和理解基本处于初级阶段，有一个大概的概念。虽然可能会有需求，但是因为不知道应该买什么样的设备，什么型号的设备，所以不得不谨慎观望。其实这不应该成为快速成型和快速制造普及的障碍，因为像杭州仙林三维这样的专业设备商可以根据客户的需求量身定制一套合适的设备和材料方案，并提供全套的售后安装、培训和维修服务。
4.快速成型机和快速制造设备使用的材料比过去丰富多了，从光敏树脂、ABS、类ABS、蜡、玻璃纤维等塑料材料到不锈钢、铝合金、铁镍合金、cocrmo等金属材料，从单色到全色，从透明到半透明到不透明。尽管如此，与我们传统制造中使用的材料相比，仍有差距。快速原型和快速制造材料的发展在未来具有无限的潜力。
5.大部分成型件不能作为最终产品。比如德国EOS的M系列金属粉末烧结成型设备，可以快速生产出最终的金属产品，但是快速成型的东西只能作为原型或者手板，而不是最终产品。因此，目前我们使用的快速原型技术通常与传统的模具制造技术相结合，这也是一种值得大力推广的现代制造方法：首先，在产品研发和产品试制阶段，利用快速原型技术制作产品模型，用于设计交流、验证或装配测试；经过多次设计修改后，很快形成最终产品原型，辅助量产模具的开发制造。这种快速成型与传统模具技术的结合具有许多优点：1)加快了产品设计和研发的进度；2)改善内外沟通，提前掌握最终产品的外观和结构，使设计更加合理；3)大大提高模具开发制造的成功率；4)最终产品质量更好，可以增加客户满意度；5)节约成本，减少开支，同时提高利润。与2D打印每年数百亿甚至数千亿美元的市场相比，3D打印目前的市场空间仅为每年几亿至数十亿美元，仍是一个孕育中的市场。然而，2011年2月，《经济学人》杂志称，“3D打印技术可以廉价地从单一产品形成数千种产品，从而破坏规模经济，就像那些3D打印公司所做的那样.就像1450年的印刷术，1750年的蒸汽机，1950年的晶体管，没有人能正确预见它们未来广阔的应用前景，也没有人能预测3D打印技术的长远影响。3D打印技术已经到来，未来可能会摧毁它触及的每一个领域。”