從小就盼望自己可以擁有哆啦A夢(mèng),想要什么的時(shí)候可以立馬變出來(lái)。
“3D打印”——第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一,讓人類(lèi)離這個(gè)夢(mèng)想靠近了一步。
相信你對(duì)“3D打印”這個(gè)詞并不陌生,3D打印牙齒、3D無(wú)人機(jī)配件、3D自行車(chē)、3D汽車(chē),神奇的存在。3D打印戒指,打印骨骼,也打印一幢完整的建筑,甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品的形狀。真的是現(xiàn)實(shí)版哆啦A夢(mèng)!
世界上第一架3D打印無(wú)人駕駛飛機(jī)——“SULSA”(南安普敦大學(xué)激光燒結(jié)飛機(jī)),已經(jīng)投入使用。
那3D打印技術(shù)是怎么實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有的呢?
3D打印技術(shù)是通過(guò)在電腦上設(shè)計(jì)一個(gè)完整的三維立體模型,也稱(chēng)為計(jì)算機(jī)輔助性設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的技術(shù)完成一系列數(shù)字切片,并將這些切片的信息傳送到3D打印機(jī)上,后者采用分層加工、迭加成形,即將連續(xù)的薄型層面堆疊起來(lái),直到一個(gè)固態(tài)物體成型。其工作原理與普通打印機(jī)基本相同,與電腦連接后,通過(guò)電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來(lái),最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。
3D打印技術(shù)是“增材制造”的主要實(shí)現(xiàn)形式,“增材制造”的理念區(qū)別于傳統(tǒng)的“去除型制造”?!霸霾闹圃臁睙o(wú)需原胚和模具,就能直接根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù),通過(guò)增加材料的方法生成任何形狀的物體,簡(jiǎn)化產(chǎn)品的制造程序,縮短產(chǎn)品的研制周期,提高效率并降低成本。可以說(shuō),3D打印,一直在給人類(lèi)帶來(lái)驚喜。
2015年10月,我國(guó)863計(jì)劃3D打印血管項(xiàng)目取得重大突破,世界首創(chuàng)的3D生物血管打印機(jī)由四川藍(lán)光英諾生物科技股份有限公司成功研制問(wèn)世。該款血管打印機(jī)性能先進(jìn),僅僅兩分鐘便打出10厘米長(zhǎng)的血管。不同于市面上現(xiàn)有的3D生物打印機(jī),3D生物血管打印機(jī)可以打印出血管獨(dú)有的中空結(jié)構(gòu)、多層不同種類(lèi)細(xì)胞,這是世界首創(chuàng)。
除了3D血管,3D打印骨骼作為骨骼替代品將幫助外科手術(shù)醫(yī)師進(jìn)行骨骼損傷的修復(fù),用于牙醫(yī)診所,甚至幫助骨質(zhì)疏松癥患者恢復(fù)健康。西安電子科技大學(xué)展出的3D打印機(jī)器人是一臺(tái)遠(yuǎn)程體感控制服務(wù)機(jī)器人,可照顧老人。老人只要對(duì)著攝像頭做出手勢(shì),機(jī)器人就能模仿動(dòng)作去做家務(wù)。
同樣,3D打印制藥備受矚目。通過(guò)3D打印制藥生產(chǎn)出來(lái)的藥片內(nèi)部具有豐富的孔洞,具有極高的內(nèi)表面積,故能在短時(shí)間內(nèi)迅速被少量的水融化。這樣的特性給某些具有吞咽性障礙的患者帶來(lái)了福音。也許,3D打印制藥可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)為病人量身定做藥品的夢(mèng)想。
讀到現(xiàn)在,你可能想問(wèn),既然3D打印有這么多優(yōu)點(diǎn),為什么在生活中并不常見(jiàn)呢?
3D打印發(fā)展的瓶頸之一在于材料的局限性。一種靠譜的、適合3D打印的材料應(yīng)該具備使用的方便性、成本的可控性、性能的可靠性這三個(gè)特性。原材料的性能制約、相關(guān)研發(fā)和應(yīng)用人才的缺乏以及3D打印價(jià)格的昂貴性,導(dǎo)致3D打印尚未大規(guī)模投入實(shí)用。
未來(lái)5~10年,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步及市場(chǎng)需求的擴(kuò)大,3D打印將呈現(xiàn)三個(gè)方面的發(fā)展趨勢(shì):一是隨著開(kāi)拓并行、多材料制造工藝方法的采用,3D打印速度和效率有望獲得更大提升;二是隨著先進(jìn)材料的不斷發(fā)展,智能材料、納米材料、新型聚合材料、合成生物材料等成為3D打印材料,打印材料更加多樣化;三是隨著技術(shù)進(jìn)步及推廣應(yīng)用,3D打印設(shè)備的價(jià)格有望大幅下降。
我們有理由相信,當(dāng)3D打印遭遇智能制造,從鞋、眼鏡到廚房用具、汽車(chē)整車(chē)等各種產(chǎn)品都可以用3D打印機(jī)生產(chǎn)出來(lái),一場(chǎng)顛覆性的制造業(yè)革命即將發(fā)生。期待3D打印的時(shí)代到來(lái)。
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