随着增材制造(AM)技术在过去十年中的发展，如今3D打印机不仅仅可以实现个性化定制和快速原型制作，还可以满足高要求行业，如航空航天、国防、汽车和石油天然气等严格行业要求。3D打印机为制造商开辟了许多令人难以置信的新用途。那么，3D打印机到底能够做什么呢？什么技术能够实现这些新功能呢？
01
3D打印机可以做什么？
高端音频设备制造商利用3D打印制作转盘系统
3D打印机为制造商开辟更多的可能性，可以在需要的时候打印坚固的部件：
工厂车间
3D打印机是一款快速、低成本的制造工具，不仅可以为工业级的机械制造零部件，还可以在需要的地方快速制造替换零件，避免供应链风险。
航空航天
如今3D打印机可以打印出高强度、轻巧、阻燃以及更高物理性能的零件，可以满足高要求的行业，例如航空航天等。而且，制造出来的零件还可用于最终用途部件。
自主机器人(名为Nebula) 大约有15个部件由Markforged 3D打印机制作
机器人
由60名工程师组成的团队在一次机器人比赛中使用了Markforged 3D打印机，为他们的机器人打印出了一个抗冲击的轻型车身，并对损坏的零件进行现场快速维护。
汽车
赛车队正在使用增材制造来快速制造可最终使用的汽车零件，坚固、轻巧、阻燃，以此来提高性能。
复杂零件生产
制造商也可以使用3D打印机制造复杂几何结构零件、定制最终用途零件或生产更具成本效益的小批量零件等。如今3D打印机还可以生产高质量、高表面光洁度的零件用于最终用途。
供应链控制
增材制造允许制造商将供应链风险降到更小，大大缩短交付周期，消除对外部供应商的依赖并避免物流延迟。通过云数字仓库可以将零件发送到网络中的任何3D打印机上，并在几小时到几天内根据需求快速制造零件。
利用3D打印机打印出的机箱，成本低、耐用、外观精美
02
是什么推动3D打印机的发展？
在过去，3D打印机只能用于快速原型制作，没有其他用途，但随着增材制造技术的不断发展，让3D打印机制造出可最终用途的零件：
■ 功率、速度、尺寸、可靠性。为了满足制造商规模化生产需求，3D打印机在打印速度、零件尺寸和零件质量上都有了显著提高。现在，即使是桌面级的3D打印机也可以打印出高质量零件。
■ 方便用户。开发出了方便用户使用的3D打印软件，将以前工作流程中许多复杂步骤进行了简化。
■ 创新材料。如今3D打印材料已经超越了原型材料。供应商还可以为要求苛刻的应用行业设计专门的高性能3D打印材料，例如航空级复合材料，比加工过的铝还要坚固，但重量却只有铝的一半，实现真正的轻量化零件制造，制造的零件还具有高耐热性、耐化学性。
■ 金属FFF。想要制造金属零件，可以使用熔融堆积成型(FFF)技术，让制造的零件比传统加工制造更快、更安全、更具成本效益。金属FFF打印机提供各种材料打印，如不锈钢、工具钢、铬镍铁合金和铜等，并且，在办公室内就可以制作零件，无需个人防护，即可操作设备。
■ 连接工业4.0。基于云计算给用户和3D打印机之间提供连接，让用户可以在需要时在需要的位置快速打印正确的零件，提供分布式制造操作。
通过3D打印软件API，3D打印机还可以与智能工厂内的其他核心系统集成，例如制造执行系统 (MES)、企业资源规划 (ERP) 或企业资产管理 (EAM) 系统。可以通过这些系统中的任何一个启动打印作业，如果用户在其中一个打印机中请求打印零件，系统就会在您特定的3D打印机中自动触发打印作业。
03
是什么让3D打印零件变得如此坚固?
如今3D打印机可以打印出媲美铝强度的复合材料，实现更高的材料性能优势：
什么是复合材料？当两种或两种以上的材料，并且每种材料都具有不同的特性，在没有混合或溶解的情况下结合在一起时，就制成了复合材料。
复合材料因其具有高强度、高刚度以及轻巧的特性而被广泛使用，一种复合材料的强度可以是其它材料的几百倍。
此图展示了用连续纤维增强的3D打印部件的强度和刚度
连续纤维的作用。连续纤维可以赋予复合材料零件以金属般的强度，弹性模量是塑料的16到46倍。与悬浮在塑料中的短纤维相反，连续纤维可以不间断地穿过零件，从而将载荷分布在零件的三维几何形状上。连续纤维不仅包括碳纤维，还包括玻璃纤维、Kevlar和高温高强度玻璃纤维。
用短切纤维打印的部件在技术上不属于复合材料，与用长连续纤维增强的部件是不同的，而且，短纤维之间不连续的特性会导致压力通过基体材料传递，从而让机械强度的提升并不明显，不像连续纤维增强那样有着显著的提高，连续纤维实现了跨越式改进。
每一条蓝线代表一层连续纤维
连续纤维3D打印复合材料。当打印具有连续纤维增强的零件时，3D打印机会使用两个喷嘴挤压系统。一个喷嘴挤出塑料材料，而另一个喷嘴是挤出连续纤维材料。通过加热喷嘴释放塑料材料，加热熔化包围每个连续纤维束的热塑性涂层，从而粘附到塑料基体中。
零件可以用许多不同的加固方法，可针对不同的装载条件进行优化。在3D打印零件的每一层时，纤维层可以以各种各样的2D方向进行铺设。
用户还可以通过改变一层中的纤维量以及指定增强多少层来动态控制部件中的纤维量，这种控制使工程师能够根据需要精准的打印想要的零件。