从1984年3D打印技术的发明，到近些年3D打印技术已在许多行业形成小规模的产业化应用，3D打印的进化如同人类进化过程一样，在迅速走向成熟。

随着3D打印的市场占有额不断增加，人们对3D打印零件的功能诉求不断提高，由于对产品的复杂性不敏感，3D打印为产品的重塑带来了巨大的想像空间，很多产品“长”的样子将与当前的产品大不相同，产品设计不再被制造方式所压抑。所以将来在增材制造技术的带动下，我们可以发挥自己的想象，生产出各式各样以功能和外形为目标导向的高端“怪胎”产品。

根据目前各行业3D打印技术特点和发展前景分析，增材制造零件的研究方向可分为6大类：复杂结构、功能集成、轻量化、随形冷却、精密备件、生命科学。下面就跟随着我的脚步一起了解下吧！

3D打印产品研究方向

1、复杂结构产品3D打印设计

缸体及缸头是机车、船舶、汽车、陆用发电等四大领域的发动机主要零部件，其包括多种功能结构，形状结构复杂，尺寸精度要求高。激光3D打印给这类复杂零件提供了令人耳目一新的生产方案。

由于不用考虑传统铸造的模具成型要求，因此可以考虑从提升功率、排量，减小体积重量等方面优化结构，同时对配套部件进行结构集成。我公司使用3DP生产的某型号汽车发动机缸体，在设计过程集成了涡轮增压、滤油器等组件，其结构十分，使用常规方法难以实现生产，而目前使用3D打印方法已生产出一台样机。

  某缸体的3D打印设计方案

在外型结构制约的前提下，还可以通过内部结构优化来进一步提高性能。如通过对缸头内部结构进行空间点阵设计，可以显著提高气缸盖的表面散热面积，减少振动和重量。通过镂这种空式网状结构设计，既保证了整体强度，可减少66％的气缸盖重量和体积，同时提高了零件的阻尼和更好的抗震性能。

  某缸头的3D打印设计方案

2、功能集成产品3D打印设计

进气歧管指的是化油器或节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管路。它的功用是将空气、燃油混合气由化油器或节气门体分配到各缸进气道。使用增材制造可将多个歧管零件整合成一个部件，提升了低压流体性能表现，并带来更好的热流体性能。

 某进气歧管的3D打印设计方案

3、轻量化产品3D打印设计

轻量化是未来汽车的一大特点。将车体骨架设计为外观炫酷的镂空结构，在保证强度的前提下减轻车体重量，通过3D打印可实现这种“骨架”结构制造，从而成为一种轻质、高效的汽车。

  汽车骨架的3D打印设计方案

4、随形冷却产品3D打印设计

为了满足注射模具生产过程温度的要求，需要有调温系统对模具的温度进行调节。对于热塑性塑料用注塑模，主要是设计冷却系统使模具冷却，利用循环流动的冷却水带走模具的热量。

传统冷却管道是通过钻孔加工出的，由于加工限制，无法实现冷却管道的最大化随形设计，从而难以实现最佳的冷却效果。而如今使用3D打印技术，可以根据模拟结果设计最优随形水路、油路等，冷却效果好，温度均衡。

  注塑模具冷却系统的3D打印设计方案

5、精密备件的3D打印设计

GE通过长达10多年的探索将其喷油嘴的设计通过不断的优化、测试、再优化，将喷油嘴的零件数量从20多个减少一个，通过增材制造的方法不仅改善了喷油嘴容易过热和积碳的问题，还将喷油嘴的使用寿命提高了5倍, 并且将提高LEAP发动机的性能。

 GE喷油嘴的3D打印设计方案

6、生命科学的3D打印设计

手术模型、手术导板、骨科植入物、牙种植体、助听器、定制矫形器这些都已经通过3D打印来实现应用。如骨科植入物可设计与人体骨骼组织相似的仿生结构，通过打印成型，以大大提高植入体的生物兼容性。

3D打印产品的种类和设计空间是非常巨大的，以上所举实例只是比较有代表性的几种案例，随着我们掌握的技术越来越成熟，量变导致质变，未来可设计的产品可以说是无穷无尽的。

不可否认，随着时代的不断进步，我们越来越能感受到这个世界日新月异的变革。这个时代的我们，就像是生活在科技与信息海洋里的一条鱼，呼吸中都能感受到它的存在。可以说，3D打印技术是科技进步的必然发展结果，未来增材制造将会像一颗种子长成参天大树，大树又开花结果，枝繁叶茂。