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打印技術在工業設計，建筑工程和施工，汽車，航空航天，醫療產業，武器裝備等領域都有所應用。

據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”已經實現了商品化，而小于6毫米的***血管制備則成為一個國際性的難題。現在，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），其耐用又環保時尚的特點令許多傳統汽車都相形見絀。

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，在大量節省工時、材料等成本的同時，也節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內正式交付使用，作為當地動遷工程的辦公用房。據悉，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。

現代船舶制造的技術現狀

從船舶建造工藝的發展歷史的來看，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、節約成本，但建造工藝技術的本質沒有發生根本性變化。

現代造船工業的發展主要是靠要素的投入，比如產能提升、大船塢和大吊車、廠房加大、生產設備增加來推動。

數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。生產過程的模擬技術，也是數字技術的一種應用，通過對生產流程的模擬、物料的模擬等來實現精細化管理。

在常規船型船舶的制造中，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計劃與產能。眾多企業在自身的分段產能達不到整體制造的產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業的可能升級

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3D打印技術應用情況：從當前看，對于已經成功應用3D打印技術制造的模型和產品，可在船舶工業中大力推廣應用，尤其在研發設計階段，與傳統制造技術形成互補；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、批量化方向發展；從長期看，3D打印技術有望引領未來船舶工業的發展方向，推動船舶工業體系的變革。

本文作者提出一個概想，3D打印智能制造造船技術的未來，應該是直接由礦業巨頭提煉礦產后，根據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。或許，某些設備也能在現場直接3D智能打印或者安裝。

當然，這帶來的是整個工程工業產業鏈的改變，建筑、道路橋梁、重型機械等產業，由礦業巨頭直接對用戶，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。

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

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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