什么是3D打印技術(shù),你了解多少?
什么是3D打???它將如何改變生產(chǎn)方式和人們的生活?這一技術(shù)是否真如人們想象中那么美好?它的發(fā)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(shù)據(jù)輸入電腦,不一會兒,一臺3D打印機(jī)上,一個一模一樣的銅獸首就出爐了……
電影里的情節(jié)像是在變魔術(shù),但3D打印技術(shù)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(shù)充滿好奇。
事實上,3D打印上世紀(jì)80年代即誕生于美國,學(xué)名是“增材制造”,是將設(shè)計好的物體轉(zhuǎn)化為三維設(shè)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(tǒng)打印原理類似,只不過3D打印機(jī)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(dāng)“墨水”進(jìn)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?!比A中科技大學(xué)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(dá)球直徑那么大,再是逐個變小的圓圈到一個點,這些密切聯(lián)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(fèi)級,多用于工業(yè)設(shè)計、文化創(chuàng)意等領(lǐng)域;二是工業(yè)級,主要用于模具、模型等行業(yè)以及金屬零部件等產(chǎn)品制造;三是生物工程級,如打印牙齒、細(xì)胞、器官等。
我國從上世紀(jì)九十年代起開始研發(fā)這種增材制造技術(shù)。中國工程院院士盧秉恒介紹,3D打印技術(shù)目前已被應(yīng)用于國防,航空航天,生物醫(yī)藥,土木工程等領(lǐng)域。
而在國外,3D打印技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛,并取得了很多突破。比如美國科學(xué)家用牛耳細(xì)胞在3D打印機(jī)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(shù)打印出具有正常分化能力的活體胚胎干細(xì)胞等。
專家說,理論上只要能在電腦里設(shè)計出三維模型,大到飛機(jī)汽車,小到乒乓球鼠標(biāo),3D打印都能實現(xiàn)。
那是不是任何人只要有一臺3D打印機(jī)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(chǎn)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(tǒng)制造業(yè)新“引擎”
“3D打印”橫空出世給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了契機(jī)。3D打印技術(shù)為代表的數(shù)字化制造模式,被《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為是“第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志性的生產(chǎn)工具”。
中國科學(xué)院院長白春禮也認(rèn)為,3D打印機(jī)可能是體現(xiàn)新一輪工業(yè)革命智能、綠色、高效等特點的一項“代表作”。美國等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將增材制造確定為制造業(yè)創(chuàng)新的重要引擎。
3D打印技術(shù)相對傳統(tǒng)制造技術(shù)來講是一次重大的技術(shù)革命,它是否能夠取代傳統(tǒng)制造業(yè)?
據(jù)了解,目前,3D打印技術(shù)在原材料、操作范圍、工藝穩(wěn)定性等諸多方面還面臨著瓶頸,且國內(nèi)從事3D打印技術(shù)研發(fā)的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)目前大多小而散,各自為戰(zhàn),3D打印產(chǎn)業(yè)化將是一個漫長的過程。
扶持監(jiān)管需“兩手抓”
據(jù)了解,2012年,全世界3D打印行業(yè)總產(chǎn)值達(dá)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(yù)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(nèi)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(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立,這也是世界上首個3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。目前,國內(nèi)有40多家從事3D打印技術(shù)的上下游企業(yè)、科研單位都加入了聯(lián)盟。
為整合資源,促進(jìn)3D打印盡快產(chǎn)業(yè)化,產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已首批選擇在南京、青島建設(shè)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心,明年內(nèi)創(chuàng)新中心將擴(kuò)充至10家。
專家和業(yè)內(nèi)人士建議,國家應(yīng)盡快制定3D打印產(chǎn)業(yè)相關(guān)的專業(yè)規(guī)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(zhì)量、法律等問題,相關(guān)部門應(yīng)該先行一步,加強(qiáng)監(jiān)管。
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