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什么是3D打印技术,你了解多少?

浪起激光2013-06-028141

什么是3D打印?它将如何改变生产方式和人们的生活?这一技术是否真如人们想象中那么美好?它的发展前景究竟如何?
不久前热映的电影《十二生肖》里有这样一个场景:主人公戴着特殊的手套在圆明园铜兽首上下一摸,获取的三维数据输入电脑,不一会儿,一台3D打印机上,一个一模一样的铜兽首就出炉了……
电影里的情节像是在变魔术,但3D打印技术却真实存在。不久前,美国制造出首支3D打印枪支的消息更让人们对这种新技术充满好奇。
事实上,3D打印上世纪80年代即诞生于美国,学名是“增材制造”,是将设计好的物体转化为三维设计图,采用分层加工、叠加成形的方式逐层增加材料来打印真实物体。其工作原理与传统打印原理类似,只不过3D打印机不用纸与墨,而是用塑料、金属、陶瓷、沙子等材料做成粉状后充当“墨水”进行打印。
“与盖楼一样,3D打印也是从地基建起,通过打印材料的层层叠加,最终形成一个完整的立体物品。”华中科技大学教授史玉升说。
比方说,打印一个乒乓球,先用塑料材料打出球体最底下的一个点,然后打出一个小圈叠加其上,再依次打出逐渐变大的圆圈,到达球直径那么大,再是逐个变小的圆圈到一个点,这些密切联系的点和圆圈拼合在一起成为一个乒乓球。
“随心所欲”想打啥打啥?
3D打印可以分为三大类:一是大众消费级,多用于工业设计、文化创意等领域;二是工业级,主要用于模具、模型等行业以及金属零部件等产品制造;三是生物工程级,如打印牙齿、细胞、器官等。
我国从上世纪九十年代起开始研发这种增材制造技术。中国工程院院士卢秉恒介绍,3D打印技术目前已被应用于国防,航空航天,生物医药,土木工程等领域。
而在国外,3D打印技术的应用更加广泛,并取得了很多突破。比如美国科学家用牛耳细胞在3D打印机中打印出人造耳朵,可以用于先天畸形儿童的器官移植;英国研究人员利用3D打印技术打印出具有正常分化能力的活体胚胎干细胞等。
专家说,理论上只要能在电脑里设计出三维模型,大到飞机汽车,小到乒乓球鼠标,3D打印都能实现。
那是不是任何人只要有一台3D打印机就可以随心所欲打印任何东西呢?其实这并不符合实际,因为我们生产生活中所需的物品都是由不同的材料制造的,个人买这些材料的成本将大大超过在商场中购买的同类商品。
传统制造业新“引擎”
“3D打印”横空出世给传统制造业带来了契机。3D打印技术为代表的数字化制造模式,被《经济学人》杂志认为是“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。
中国科学院院长白春礼也认为,3D打印机可能是体现新一轮工业革命智能、绿色、高效等特点的一项“代表作”。美国等发达国家已经将增材制造确定为制造业创新的重要引擎。
3D打印技术相对传统制造技术来讲是一次重大的技术革命,它是否能够取代传统制造业?
据了解,目前,3D打印技术在原材料、操作范围、工艺稳定性等诸多方面还面临着瓶颈,且国内从事3D打印技术研发的科研机构和企业目前大多小而散,各自为战,3D打印产业化将是一个漫长的过程。
扶持监管需“两手抓”
据了解,2012年,全世界3D打印行业总产值达22亿美元。其中美国约占60%,德国、日本、中国等各约占10%。
罗军预测,中国有潜力成为世界最大的3D打印市场,中国的3D打印市场有望在三年内从目前的约10亿元人民币增长到100亿元。
去年,在工信部的支持下,中国3D打印技术产业联盟成立,这也是世界上首个3D打印技术的产业联盟。目前,国内有40多家从事3D打印技术的上下游企业、科研单位都加入了联盟。
为整合资源,促进3D打印尽快产业化,产业联盟已首批选择在南京、青岛建设3D打印技术产业创新中心,明年内创新中心将扩充至10家。
专家和业内人士建议,国家应尽快制定3D打印产业相关的专业规划和扶持政策。
此外,美国政府叫停3D打印造枪也提醒我们,对3D打印带来的安全、质量、法律等问题,相关部门应该先行一步,加强监管。 

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