金屬3D打印的未來在工業(yè)應(yīng)用，在產(chǎn)品的直接制造。航空航天、醫(yī)療、汽車、模具等行業(yè)對(duì)3D打印應(yīng)用的明顯進(jìn)展。

一.航空航天、、衛(wèi)星

行業(yè)訴求： 1. 縮短研發(fā)周期； 2. 減少零件數(shù)量，制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件； 3. 提高原材料利用率，降低生成成本； 4. 可有效實(shí)現(xiàn)零件輕量化，減少航空組件重量。

3D打印解決方案： 1. 無需復(fù)雜傳統(tǒng)加工程序或任何模具，直接將概念設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成實(shí)體，縮短外形驗(yàn)證及功能性驗(yàn)證周期，提高研發(fā)效率； 2. 加工過程不受零件復(fù)雜程度影響，輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件制造； 3. 與傳統(tǒng)工業(yè)相比，3D打印可以整合多個(gè)零件，變成一個(gè)功能零件，節(jié)約原材料，顯著降低制造、組裝成本； 4. 可優(yōu)化復(fù)雜零部件的結(jié)構(gòu)，減輕零件重量，輕松實(shí)現(xiàn)航空組件輕量化

舉例：航空噴油嘴

傳統(tǒng)方法是將幾個(gè)零件合并成一個(gè)，3D打印實(shí)現(xiàn)一次成型，并優(yōu)化了內(nèi)部冷卻流道，提升了冷卻性能

觀測(cè)衛(wèi)星天線支架

傳統(tǒng)的觀測(cè)衛(wèi)星天線支架由幾個(gè)獨(dú)立的部分通過柳釘結(jié)合，重量大、發(fā)射成本高。通過拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和3D打印，天線支架減輕了40%的重量，比要求強(qiáng)度提高了30%，降低了系統(tǒng)成本和燃料消耗，并順利完成靜動(dòng)態(tài)測(cè)試和可靠性測(cè)試，成為航天認(rèn)證產(chǎn)品。

某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)3D打印噴油嘴，將零件數(shù)量減至1個(gè)，改善了噴油嘴容易過熱問題，同時(shí)提高了燃油效率及噴嘴使用壽命，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能。

二. 汽車

行業(yè)訴求：

1. 縮短研發(fā)周期

2. 制造復(fù)雜零件

3. 降低成本

3D打印解決方案：

1. 從概念模型到功能原型，可用來完成測(cè)試和設(shè)計(jì)驗(yàn)證；

2. 靈活制造，特別適合復(fù)雜組件、復(fù)雜管道及薄壁件的制作；

3. 不需任何額外工具，無需鑄造、壓鑄，縮短開發(fā)時(shí)間，大大降低開發(fā)成本。

舉例：

功能零件制造

為了防止燃油泄漏產(chǎn)生意外，須保證各個(gè)噴油器支座之間的間距相等；如采用傳統(tǒng)銑削工藝來制作，一是加工難度大，需要五軸數(shù)控銑床才能加工出來，其次是銑削量較大，材料利用率不高；采用3D打印技術(shù)既可提高材料的利用率，又能實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)后復(fù)雜結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)要求。

汽車減重對(duì)于減少油耗，增加操控性和安全性具有重要意義，鑄造技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中使用了數(shù)百年，結(jié)合3D打印可以實(shí)現(xiàn)該目的。通過設(shè)計(jì)優(yōu)化、鑄造模擬、疲勞分析和3D打印技術(shù)的結(jié)合，使汽車輪轂支架減重達(dá)到80%，強(qiáng)度增加數(shù)倍，駕駛性能得到更高提升。

原型設(shè)計(jì)

3D打印用于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃凸δ茉偷闹谱?，可?shí)現(xiàn)快速修改設(shè)計(jì)方案并反復(fù)大量迭代。在確保原型產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，大大縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和原型開發(fā)所需的時(shí)間，提高研發(fā)效率。

三. 醫(yī)療

行業(yè)訴求：

1. 根據(jù)患者特點(diǎn)量身定制；2. 能夠?qū)崿F(xiàn)高效定制，縮短手術(shù)時(shí)間，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；3. 提高人體力學(xué)適配和生產(chǎn)融合度。

植入體

鈦合金全*，3D打印輕量化桁架結(jié)構(gòu)可提供足夠的力學(xué)強(qiáng)度，輕量化效果可減少病人的負(fù)擔(dān)，同時(shí)促進(jìn)肌肉、骨骼等組織的增長。

齒科可以實(shí)現(xiàn)的定制化，多種*結(jié)構(gòu)輕松實(shí)現(xiàn)，相比傳統(tǒng)手段制造環(huán)節(jié)更少，加工時(shí)間更短，精度更高，成本更低，更好的適應(yīng)個(gè)性化需求。

四. 模具

行業(yè)訴求：

1. 縮短注塑冷卻時(shí)間，提高脫模效率；

2. 解決冷卻過程中不能有效控制模具溫度，導(dǎo)致模具內(nèi)部溫度不均造成的產(chǎn)品變形問題；

3. 縮短模具研發(fā)周期及制造成本。

3D打印解決方案：

1. 直接打印出的含隨形水路的模具，冷卻水路可更好貼近注塑產(chǎn)品，三熱面廣，有效降低冷卻周期，生產(chǎn)效率提高35%以上；

2. 隨形冷卻使模具溫度分布均勻，有效防止產(chǎn)品翹曲變形，開裂飛邊，氣泡砂眼等產(chǎn)品缺陷；

3. 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的無限性、較少的人工參與、模具制作周期大大縮短，多個(gè)環(huán)節(jié)降低成本。

舉例：

該模具傳統(tǒng)注塑周期須59s，頂部無冷卻造成裝配孔薄壁變形、飛邊、脫模困難，成品率只有86%；使用3D打印隨形水路后，注塑周期減至38s，裝配孔和薄壁變形得到控制，飛邊、脫模困難現(xiàn)象基本消失，成品率達(dá)到95%。輪胎模具的加工精密程度直接影響到輪胎的精度和質(zhì)量，甚至是輪胎的安全和駕駛的舒適度。輪胎的溫度具有角度多、弧度多等特點(diǎn)，傳統(tǒng)加工難以精準(zhǔn)完成。3D打印可完成傳統(tǒng)機(jī)加工難以實(shí)現(xiàn)的形狀和復(fù)雜度，可參與制造更復(fù)雜、更大抓地力和穩(wěn)定性的高附加值輪胎；而其快速制造的特點(diǎn)使交貨周期縮短了2/3，更快研制新模具新紋路，免去了沖壓、折彎等工藝。