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3D打印技术革新还是技术革命

发布时间:2019-11-09 17:47:20

3D打印:技术革新,还是技术革命,

生活呼唤新科技,科技创造新生活。3D打印、移动互联、量子通、大数据 这些令人眼花缭乱的新科技,正以前所未有的速度,大步向我们走来。

这些新科技在国外的应用情况如何?在我国发展到什么阶段?在应用过程中有那些瓶颈?本版从今天开始推出 走进科技新时代 系列报道,敬请关注。

编 者

3D打印能够立体整体成型

3D打印技术最早出现在美国,俗称 增材制造 ,通俗地说就是一种三维立体成型技术。上世纪80年代,美国人查尔斯 霍尔发明了光固化快速成型技术,申请专利后,注册了3D System公司,如今已成为3D打印设备巨头之一。

3D打印技术与传统的通过切削、钻孔等方法的减材制造工艺相反,其通常 打印 过程是:产品在计算机设计成型后,将其分割成一系列数字切片,这些切片的信息传送到3D 打印机上,后者会连续地将这些薄型层面通过特殊胶水堆叠起来,直到形成一个固态物体成型。因而,专业上又可称快速成型技术。

与盖楼过程一样,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。 华中科技大学材料科学与工程学院教授史玉升说。

他介绍,在理想状态下,塑料、金属、陶瓷、沙子等材料经过特殊处理都可以用来做打印的 墨水 。

当前,3D打印不仅可以生产出栩栩如生的工艺玩具,还能制造出复杂的金属零件、假牙、假肢,而现在科学家更大胆的想法是: 打印 出个性化的活体组织,解决器官移植的难题。

查尔斯 霍尔发明了光固化快速成型技术只是3D打印技术中的一种,随着增材制造理念的推广,科学家还开发出其他类型的立体成型技术。当前,主流的还有熔融沉积造型和选择性激光烧结两种方式,技术的发展扩宽了3D打印所能使用的材料类型和领域。

3D打印是对传统制

造业的改变和补充

没料到3D打印受到这么多人的关注。 英国某3D打印设备制造商的高级销售工程师马国强说。

去年4月,《第三次工业革命》作者杰里米 里夫金在《经济学人》刊文表示,以3D打印技术为代表的数字化制造技术,是引发第三次工业革命的关键因素。今年初,美国总统奥巴马在国情咨文中激情、高调发言,再次助推了 3D打印热 的兴起。

3D打印对物体直接复制成型的特点,使其在单个或小批量模具和复杂零部件的生产中占得优势,然而,传统工艺的成本和速度优势却是3D打印技术无法比拟的。比如,只要开好模具,便可以短时间实现量产,而受制于材料等因素,3D打印技术上理论可行的,现实中却遇到重重阻碍。

马国强说,3D打印技术概念已经起伏了好几次,每当应用往前突破一步,产业界、科技界就会兴奋地讨论未来的可能性,但试探一段后,就会发现这样那样的问题,热度也便迅速降下来。

最近刺激产业憧憬的,是在航空航天和生物医疗领域的应用。北京航空航天大学王华明教授利用激光烧结技术,做出了飞机钛合金大型复杂整理构件,标志着在大型金属构件上取得重大突破。生物医疗方面,虽然受制于材料,但病理模型制作以及组织工程器官培育,已经被看做3D打印技术未来非常有前途的应用。

马国强认为,这次3D打印热可能持续时间会长一点,毕竟已经做出了一些成熟的应用。

军工和健康医疗的投资较少考虑成本,为3D打印试验提供了可能。 上海大学快速制作工程中心主任胡庆夕说,即使如此,3D打印技术只能说对传统制造方式有改变,是原有方式的补充,还称不上有根本的革新。

关键是设备,关键的关键是材料

我国在装备的功能方面并不比国外差,但在设备可靠性、材料、应用方面还有不少差距。 史玉升说。

3D打印的关键是设备,而关键的关键则是材料。 世界3D打印设备领域的某顶尖供应商大中华区总经理吴承轩说,中国在金属材料研究方面与德国估计有五年差距。

南京紫金立德电子有限公司总经理连宁说,材料品种少,精度差,在材料的开发和应用上,我国已经被国外甩开了很多。 同样打印一张名片,国外树脂材料打印出来的可能十几天才会变形,我们的两分钟就不行了。

据了解,国内很少人做材料方面的基础研究,造成了当前 有锅没米 的局面,而缺乏材料也影响应用领域的扩展。进口树脂材料高达2000元/公斤,而用于组织器官培育生物材料每克在百元左右,高昂的成本限制产业化和相关研究的推进。

吴承轩说,在欧美国家,航空航天、医疗、汽车和模具制造四大行业,3D打印技术已有较为成熟的应用。如果这些应用推广到中国,对3D打印产业发展将会有较大的促进作用。

连宁也认为,2016年左右,如果技术得到完善,材料品种增多,我国3D打印产业未来可能会有一个爆发性的增长。

勿再热炒概念,应加强基础研究

3D打印技术,仅仅是技术革新,还是技术革命,各界仍然有不同的观点。

过不了两三年估计还会掉下来。 胡庆夕担忧,当前很多民众对3D打印技术并不了解,把它当成无所不能,而捧得越高,摔得越厉害。

公众关心的进家庭的3D打印机,主要是指 桌面级的3D打印机 ,即爱好者使用的低端设备。业内人士分析,这并不代表市场的主流,未来工业级打印是主要市场。与家庭电脑不同,3D打印技术对使用者的设计能力有较高要求,因而对 3D打印进家庭 这一概念不应有太高期望。

连宁介绍,国内3D打印技术应用领域有限,市场还非常小,30多家相关企业真正依靠3D打印盈利的并不多。

3D打印产业发展需做好顶层设计。 连宁说,政府要重视,但更应该冷静、客观、理性的引导产业良性发展。

他认为,值得注意的是,3D打印概念的升温引来了不少地方政府对发展相关产业的兴趣,但实际上有发展3D打印产业技术基础的城市并不多。

如果不注重核心技术的研发,就是搞几块地,把工厂建起来了,做装备加工。最终的利润将被国外公司拿去,技术上还受别人控制。

连宁说,发展3D打印产业,当务之急是加强设备和材料的基础研发。此外,要打破当前各自为政的局面,集中资源,来共同突破一些东西,再用这些技术来支撑3D打印技术的发展。

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