1.1研究意义

3D打印是近年来新兴的快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术因其具有成型快速、操作简单和精度良好等优点，因此与传统制造业相比，3D打印在复杂结构件制造、文物修复、生物医学领域具有广阔的应用前景，是传统制造技术的有益补充具有得天独厚的优势，而在国内外各领域发展迅速[1-3]。

从行业发展的角度来看 ，整个3D打印产业链都存在巨大的潜在发展空间。而工业用3D打印机的研发和推广，还远没有像个人3D打印机发展的那么快，传统的桌面级3D打印机难以满足3D打印制品对材料和体积的需求[4]。大型 3D 打印机的发展正处于初始阶段，国内外对于其研究内容较少，而关于大型 3D 打印机的研究更少。因此，研发较大成型尺寸的3D打印机且使其产业化、市场化将具有巨大的应用潜能和广阔的市场前景[5]。

1.2国内外现状

在国外关于3D打印机的研发较早。Stratasys公司于1993年开发出第一台FDM-1650型空间为600×500×600mm,可以在同一时间对2组挤出头进行独立控制，造型速度得以大幅提高。2012年3月，Stratasys公司发布的超大型快速成型系统Fortus900mc,成型尺寸高达914.4×696×914.4m。近年来，德国BigRep公司推出了一款经济适用的超大型FDM开源3D打印机（图1），成型体积可达1.3m，成为目前市面上最大的商用3D打印机之[6-7]。

与国外相比我国对于大空间3D打印机的研究起步较晚，成形效率低、成形尺寸有限是这类技术的发展瓶颈。此前，我国在技术领域与国际先进水平相比有较大差距，大部分装备依赖进口。2012 年，中国商飞公司与西北工业 大学联合攻关，成功用大型 SLS 3D 打印机制造出高达 3m 的C919 飞机大型钛合金结构件—中央翼缘条[8]。2016年4月26日由武汉光电国家实验室（筹）完成的“大型金属零件高效激光选区熔化增材制造关键技术与装备（俗称激光 打印技术）”顺利通过了湖北省科技厅成果鉴定。这套3D装备为目前世界上效率领先、打印零件尺寸最大的高精度金属零件激光打印装备[9]。2016 年 5 月 16 日，知名工业级3D打印解决方案提供商EnvisionTEC 宣布推出 SLCOM工业级复合材料3D打机（图2），该款3D打印机采用的技术为选择性分层复合对象制造，作为第一款使用该技术的3D打印机，SLCOM的打印尺寸为 61×76×61cm[10-11]。

图 1 德国BigRep公司大型FDM 3D打印机Studio

图 2 SLCOM#8482; 1工业级复合材料3D打印机