什么是3D打印技術,你了解多少?

什么是3D打印?它將如何改變生產方式和人們的生活?這一技術是否真如人們想象中那么美好?它的發展前景究竟如何?

不久前熱映的電影《十二生肖》里有這樣一個場景:主人公戴著特殊的手套在圓明園銅獸首上下一摸,獲取的三維數據輸入電腦,不一會兒,一臺3D打印機上,一個一模一樣的銅獸首就出爐了……

電影里的情節像是在變魔術,但3D打印技術卻真實存在。不久前,美國制造出首支3D打印槍支的消息更讓人們對這種新技術充滿好奇。

事實上,3D打印上世紀80年代即誕生于美國,學名是“增材制造”,是將設計好的物體轉化為三維設計圖,采用分層加工、疊加成形的方式逐層增加材料來打印真實物體。其工作原理與傳統打印原理類似,只不過3D打印機不用紙與墨,而是用塑料、金屬、陶瓷、沙子等材料做成粉狀后充當“墨水”進行打印。

“與蓋樓一樣,3D打印也是從地基建起,通過打印材料的層層疊加,最終形成一個完整的立體物品。”華中科技大學教授史玉升說。

比方說,打印一個乒乓球,先用塑料材料打出球體最底下的一個點,然后打出一個小圈疊加其上,再依次打出逐漸變大的圓圈,到達球直徑那么大,再是逐個變小的圓圈到一個點,這些密切聯系的點和圓圈拼合在一起成為一個乒乓球。

“隨心所欲”想打啥打啥?

3D打印可以分為三大類:一是大眾消費級,多用于工業設計、文化創意等領域;二是工業級,主要用于模具、模型等行業以及金屬零部件等產品制造;三是生物工程級,如打印牙齒、細胞、器官等。

我國從上世紀九十年代起開始研發這種增材制造技術。中國工程院院士盧秉恒介紹,3D打印技術目前已被應用于國防,航空航天,生物醫藥,土木工程等領域。

而在國外,3D打印技術的應用更加廣泛,并取得了很多突破。比如美國科學家用牛耳細胞在3D打印機中打印出人造耳朵,可以用于先天畸形兒童的器官移植;英國研究人員利用3D打印技術打印出具有正常分化能力的活體胚胎干細胞等。

專家說,理論上只要能在電腦里設計出三維模型,大到飛機汽車,小到乒乓球鼠標,3D打印都能實現。

那是不是任何人只要有一臺3D打印機就可以隨心所欲打印任何東西呢?其實這并不符合實際,因為我們生產生活中所需的物品都是由不同的材料制造的,個人買這些材料的成本將大大超過在商場中購買的同類商品。

傳統制造業新“引擎”

“3D打印”橫空出世給傳統制造業帶來了契機。3D打印技術為代表的數字化制造模式,被《經濟學人》雜志認為是“第三次工業革命最具標志性的生產工具”。

中國科學院院長白春禮也認為,3D打印機可能是體現新一輪工業革命智能、綠色、高效等特點的一項“代表作”。美國等發達國家已經將增材制造確定為制造業創新的重要引擎。

3D打印技術相對傳統制造技術來講是一次重大的技術革命,它是否能夠取代傳統制造業?

據了解,目前,3D打印技術在原材料、操作范圍、工藝穩定性等諸多方面還面臨著瓶頸,且國內從事3D打印技術研發的科研機構和企業目前大多小而散,各自為戰,3D打印產業化將是一個漫長的過程。

扶持監管需“兩手抓”

據了解,2012年,全世界3D打印行業總產值達22億美元。其中美國約占60%,德國、日本、中國等各約占10%。

羅軍預測,中國有潛力成為世界最大的3D打印市場,中國的3D打印市場有望在三年內從目前的約10億元人民幣增長到100億元。

去年,在工信部的支持下,中國3D打印技術產業聯盟成立,這也是世界上首個3D打印技術的產業聯盟。目前,國內有40多家從事3D打印技術的上下游企業、科研單位都加入了聯盟。

為整合資源,促進3D打印盡快產業化,產業聯盟已首批選擇在南京、青島建設3D打印技術產業創新中心,明年內創新中心將擴充至10家。

專家和業內人士建議,國家應盡快制定3D打印產業相關的專業規劃和扶持政策。

此外,美國政府叫停3D打印造槍也提醒我們,對3D打印帶來的安全、質量、法律等問題,相關部門應該先行一步,加強監管。 

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