3D打印（3Dprinting），又稱積層制造（AdditiveManufacturing，AM），屬于快速成形技術的一種，以數(shù)字模型文件為基礎直接制造幾乎任意形狀三維實體的技術。

3D打印技術在工業(yè)設計，建筑工程和施工，汽車，航空航天，醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，武器裝備等領域都有所應用。

據(jù)BBC報道，全球每年有超過60萬人需要進行血管重建手術。其中大于6毫米的“人造血管”已經(jīng)實現(xiàn)了商品化，而小于6毫米的***血管制備則成為一個國際性的難題?，F(xiàn)在，一個德國科學家團隊利用利用3D打印技術成功研制出了人造血管，這項成果將成為廣大器官移植者的福音。

世界上第一輛“打印汽車”日前在加拿大亮相，是一輛三輪、雙座油電混合動力車，高速公路百公里油耗僅需1.17升（200英里/加侖），其耐用又環(huán)保時尚的特點令許多傳統(tǒng)汽車都相形見絀。

3D打印技術之一，直接金屬激光燒結（Directmetallasersintering，DMLS）技術，通過激光將少量金屬粉末融化，通過加熱頭擠出固化成設計的形狀。這項技術可以打造出非常復雜的金屬結構，用在建筑工程當中，可以制造出很多復雜的金屬物件，改變建筑工程的模式。和澆鑄不同，這些金屬物件不需要模具，所以每一個都可以分別設計，在大量節(jié)省工時、材料等成本的同時，也節(jié)省了邊角廢料的費用。

近日，“全球首批3D打印實用建筑”10幢3D打印建筑在上海張江高新青浦園區(qū)內正式交付使用，作為當?shù)貏舆w工程的辦公用房。據(jù)悉，建造房屋不再需要建筑工人，僅用一臺3D打印機就可以完成，打印這10幢房屋僅花費了24小時。

3D技術的暢想者們甚至提出打印活體細胞，克隆人體器官，克隆人的概念。

三亞思海創(chuàng)新機電工程設計有限公司研制的FDM型3D打印機成功制作出一艘小船，并下水試航成功。小船長2米，寬0.8米，高0.3米，重量35公斤，采用尼龍樹脂材料，可搭乘兩個成年人。

世界最大的集裝箱航運公司馬士基（Maersk）正在嘗試在運輸船上安裝3D打印機，為船只打印零備件。

美國海軍也嘗試將一臺3D打印機安裝在一艘兩棲攻擊艦USSEssex黃蜂級兩棲攻擊艦次艦上，希望3D打印機可以在船上打印一些零備件，以減少艦隊的后勤補給。

現(xiàn)代船舶制造的技術現(xiàn)狀

從船舶建造工藝的發(fā)展歷史的來看，鋼制船舶最大的革命性變革就是從鉚接到焊接，其后的工藝進步多是技術的小改進，主要是提升效率、節(jié)約成本，但建造工藝技術的本質沒有發(fā)生根本性變化。

現(xiàn)代造船工業(yè)的發(fā)展主要是靠要素的投入，比如產(chǎn)能提升、大船塢和大吊車、廠房加大、生產(chǎn)設備增加來推動。

數(shù)字化在造船領域的應用，如計算機管理、三維建模應用等方面越來越完善，智能化越來越強。生產(chǎn)過程的模擬技術，也是數(shù)字技術的一種應用，通過對生產(chǎn)流程的模擬、物料的模擬等來實現(xiàn)精細化管理。

在常規(guī)船型船舶的制造中，從鋼材的預處理、套料、號料、下料、分揀、裝配、焊接、打磨等到整個分段的形成，占整個單船制造人工時成本的25%左右，管系、舾裝件的預裝占整個單船制造人工時成本的15%左右。

而在各大船舶制造企業(yè)中，因分段裝配場地和工時的限制、精度的限制，常常制約著整個生產(chǎn)計劃與產(chǎn)能。眾多企業(yè)在自身的分段產(chǎn)能達不到整體制造的產(chǎn)能的情況下都將分段的裝配與制造外包。

3D打印制造與帶來船舶制造領域集群產(chǎn)業(yè)的可能升級

2014年8月25日，北京造船工程學會“船舶與海洋工程應用3D打印技術”學術交流活動在北京舉行。中船重工經(jīng)濟研究中心曹林在“關于3D打印技術在船舶領域應用的調查報告”中，介紹了船舶行業(yè)3D打印技術應用情況：從當前看，對于已經(jīng)成功應用3D打印技術制造的模型和產(chǎn)品，可在船舶工業(yè)中大力推廣應用，尤其在研發(fā)設計階段，與傳統(tǒng)制造技術形成互補；從中期看，一批船用復雜結構零件、特種零件、合金構件、復合材料構件的3D打印制造及修復技術有望突破，并最終向大型化、批量化方向發(fā)展；從長期看，3D打印技術有望引領未來船舶工業(yè)的發(fā)展方向，推動船舶工業(yè)體系的變革。

本文作者提出一個概想，3D打印智能制造造船技術的未來，應該是直接由礦業(yè)巨頭提煉礦產(chǎn)后，根據(jù)船舶設計的模型直接3D打印智能制造出船舶分段與預舾裝等結構件的半成品，從鋼材的預處理、套料、號料、下料、分揀、裝配、焊接、打磨，管系、舾裝件的預裝等到整個分段的形成。然后再進行設備等的安裝與搭載合攏、調試?；蛟S，某些設備也能在現(xiàn)場直接3D智能打印或者安裝。

當然，這帶來的是整個工程工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的改變，建筑、道路橋梁、重型機械等產(chǎn)業(yè)，由礦業(yè)巨頭直接對用戶，中間集成商的作用越來越弱，代替的是智能設計服務。

4D打印

所謂第4維度指的是時間，該技術就是讓物體隨著時間的推移，自我進行變化。例如家具可以自行組裝。該技術需要一種可以創(chuàng)造多層材料的特制3D打印機，水作為材料打印出后進行擴展的能量來源。把這種可自動變形的材料放入水中，它就能按照產(chǎn)品的設計自動折疊成相應的形狀。

這項技術由麻省理工學院的自組裝實驗室開發(fā)和明尼蘇達州和以色列合資的一家3D打印機制造商斯特塔西有限公司合作開發(fā)。

4D打印不但能夠創(chuàng)造出有智慧、有適應能力的新事物，也許甚至還可以徹底改變傳統(tǒng)的工業(yè)。

當然，未來科技的改變無法預測也不可估量，希望在不久的將來，3D、4D智能制造能夠完全解放人力，解放造船工人的辛苦。

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