本节书摘来自异步社区《3D打印：正在到来的工业革命（第2版）》一书中的第1章，第1.2节市场和应用，作者 【英】Christopher Barnatt（克里斯多夫），更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

1.2 市场和应用
3D打印已经用于快速成型、模具生产和其他产业工具、最终产品的直接数字化制造以及个人制造等领域。也就是说，3D打印行业内的硬件、软件和材料供应商正在满足着这四种不同市场的需求。要想真正体会到3D打印革命的强大推动力，让我们先来了解一下3D打印所应用的这四种不同领域。

1.2.1 快速成型
目前，3D打印最常用于生产快速成型（RP），3D打印机可以制造概念模型和功能原型。概念模型通常指基本的非功能性新型产品设计模型（例如洗发水瓶顶部不可拆卸的部分），并旨在让设计师以实体形式交流想法。与此相反，功能原型则更加复杂，它要在提交生产之前准确评估每个产品部件的状态、适合度和功能性。

传统上，原型和概念模型需要由熟练的工艺师使用劳动力密集型的车间技术创建。因此，为了生产大量产品而花费几个星期、几个月和成千上万美元、欧元或日元的情况并不少见。相比之下，使用3D打印可以在几天甚至几小时内制作完成概念模型或功能原型，并且价钱只是传统方法的一个零头。除了节省时间和金钱，设计师还可以对产品进行反复修改，进而将完善的最终产品推向市场。

现在，很多行业都开始使用3D打印来生产快速原型。例如，在汽车行业，通用汽车公司的快速成型实验室每年3D打印的原型零件超过2万个。2013年12月，福特公司制造出一个野马汽车的发动机罩，而这是其第50万个3D打印的汽车零部件。在一级方程式赛车的车队中，原型部件的3D打印也相当完善。例如，雷诺车队自1998年起就使用3D打印机生产F1赛车的原型零件，以测试不同的空气动力学 设计。

1.2.2 生产模具和工具
除了快速成型，3D打印也开始用于制作模具、模型、夹具、固定工具等生产工具。大多数传统的生产过程都需要这些工具将金属和塑料定型成合适的形状。和产品原型一样，模具、夹具等工具要靠传统的手工形式完成制作。使用3D打印可以为使用传统生产方式的工厂节省大量的时间和金钱，同时允许制造商迅速改变设计，拓宽产品范围。

3D打印的一个非常有前途的应用是在模具上直接生产。例如，我们将在下一章中看到，3D打印机正越来越多地被用来直接制造砂型模具，然后在熔融的金属中接浇铸成最终的零件。ExOne（用于此目的的3D打印先驱）3D打印砂型铸造模型，总的生产时间可以减少70%，并且可以实现更高的精度和更复杂的模具创建。事实上，当一个物体设计好之后，如果在它外面包裹一层砂，然后再浇铸模型，那么在灌注融化的金属之前，是无法去掉这层砂的，而使用3D砂型铸造，就可以制作这样的模型。

现在，有些制造商专门生产以蜡（或蜡的替代品）为材料的3D打印机，进而用失蜡铸造法制造模型。比如，一个3D打印的蜡质物体，周围用石膏模具包围。加热模具，里面的蜡就会因高温融化而流出。随后向模具中倒入熔融金属或其他液体浇铸材料以生产最终产品。目前，使用3D打印机制造失蜡模型这一应用已普及到牙科、珠宝制造业，以及其他需要制造小型、复杂、高价产品的企业。与砂型铸造一样，失蜡3D打印模型是“牺牲品”，他们会在生产最终成品的过程中损毁。

使用3D打印创建模具、图案和其他生产工具可能很少被人们看到，更不用说被大多数最终产品的消费者所欣赏了。例如，几乎很少有人注意到他们运动鞋的鞋底就是在模具中制造出来的，而这个模具则来自于3D打印的母模。利用3D打印机制作模具、模型和夹具正在成为流行趋势，并且这是3D打印应用的一个重要领域。

1.2.3 直接数字化制造
在一些利基市场中，3D打印机被用来制造最终用途的工业零部件和最终消费者产品，而这通常指的是“直接数字化制造（DDM）”的发展。DDM已经获得不同行业的青睐，如航空航天、汽车制造、玩具生产和时尚单品的制作。2014年8月，奔驰公司透露他们将使用3D打印机为其2018年上市的S级轿车制造一体式空调出风口和扬声器格栅等复杂的内饰零件。

DDM最惊人的一点是它不需要使用传统的手工技术，直接就可以制造出物体。例如，3D打印机在不断开项链的情况下就可以将其打印出来，或者制造出有豌豆的口哨和有小船的瓶子。空中客车公司已经开始3D打印复杂的金属零部件，如果使用传统方法则需要焊接10个不同的汞合金组件。很多3D打印机还可以使用塑料或树脂等材料制造运转的零件，比如由多种部件组成的变速箱。传统上，多部分组成的产品最终总会涉及到组装，但3D打印将不再需要这一步骤。

将来，几乎所有的东西都可以用3D技术来打印，包括整架飞机的制造。虽然这听起来有些疯狂，但空客公司的一个小团队正在设计一架革命性的客机，它将比传统的飞机重量轻65%，因为它可以靠3D技术用塑料树脂打印出来。虽然制造这种飞机的3D打印机也许要到2050年才能面世，但是3D打印的塑料和金属部件已经应用于商用和军用飞机。事实上，当传统零配件无法继续使用时，3D打印的替代品就成为了维持旧飞机服役的唯一经济手段。

由于启动生产不需要工具，因此3D打印为一次性或低成本生产提供了很大的机会。例如，2012年詹姆斯·邦德电影《天幕坠落》的制片人需要3台Aston Martin DB5座驾三分之一大小的模型车，他们就用型号为Voxeljet VX4000的3D打印机将它们打印了出来。这些轿车模型被3D打印成18部分，然后再进行组装喷漆，最后变成看起来非常真实和昂贵的复制品。再举一个例子，法国公司Crea’Zaurus 3D正在使用3D打印制造古生物模型。图1.3显示了他们公司制作的全尺寸恐龙头部模型。在第4章中我将详细深入地介绍DDM的众多领导者。

1.2.4 个人制造
在工业3D打印发展的同时，我们还见证了个人制造的崛起。这指的是个人“创客”通过3D打印方式制造属于自己的物品，从而不再需要到遥远的工厂去制作。例如，上周我遇到了一位3D打印爱好者，他叫埃利奥特·怀尔斯，目前是伦敦iMakr 3D打印机专卖店的设计经理。埃利奥特从小就想拥有星球大战中汉·索罗的重爆破手枪模型。所以，当他刚开始接触3D打印机时，就立即利用3D建模软件包构建了一把手枪，并把它打印了出来。如图1.4所示，人们还可以从MyMiniFactory.com网站免费下载打印文件。

两三年前，个人3D打印机已经存在，但是大部分都要在家里组装。2014年底，市场上有超过100台预组装的个人3D打印机，这些开箱即用的机型最低售价为500美元。市场对个人3D打印机的需求也在迅速增长。因此，个人3D打印机和个人3D扫描仪等硬件将越来越普遍地出现在家庭和教育科技领域。