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第三次工业革命的前奏:3D打印无所不能?

2015-10-14 15:23
姚看江湖
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  在“中国制造2025”和“互联网+”行动浪潮的推动之下,3D打印已越来越被社会各界所关注,甚至被热捧为“第三次工业革命的前奏”。尽管这确是一项具有深远影响的新技术,但它主要是对传统工艺的补充和提升,在发展中还存在诸多问题,我们不应把3D打印神化。在其技术研究方面,我国科技界应重点关注核心技术和关键材料的技术突破,避免浮躁。

  3D打印是一种以数字模型文件为基础的物体构造技术,不受零件复杂程度限制,无需模具就能成型,也不需要机械加工,就能直接根据图形数据生成任何形状的物体。通过这种技术可以节省材料和人工,可以制造形态各异的物品,内部结构的无缝连接使得物品的稳固性 和连接强度高于传统方法。

  3D打印的诸多优点,决定其未来广泛的应用。如医疗领域,当3D生物打印达到一定水平时,每个人专属的组织器官都能随时打出,这无疑是人类发展的最大福音。再如飞机、核电和火电等行业,3D打印技术可以满足异型结构、高端精密机械装备所需的高稳固和高强度。还有,配件饰品DIY市场,无论是个性化的笔筒、耳坠,还是独具纪念意义的结婚戒指,将来都有可能通过3D打印机制造出来。

  如果说传统制造业的批量生产模式难以满足日益个性化的用户需求,那么3D打印将会引领以个性化需求为导向的社会化生产模式,并有望在新兴领域推动原创产业的 形成。这种分布式制造方式是对传统制造业的极大提升,将会极大地激发个体劳动者的创新创意能力,这种模式是对传统工业化大生产,特别是劳动密集型制造业的 重要破突。

  3D打印主要适用于不宜大批量生产的异型结构构件产品,适用于不计成本价格的保命产品,是大规模工业生产的补充,现在预言3D打印技术将掀起第三次工业革命,为时尚早。3D打印技术从实验室走向实际应用,首先要解决“油墨材料”关,目前可用的只有低熔点金属粉末、光敏树脂和塑料等材料,但这些材料还与现实生产所需相差甚远。同时,还将面临知识产权、社会安全和伦理道德等三大深层次问题。

  当创新者设计出一款新的产品,模仿者只要获得其数字模型文件,就能快速复制,所以3D打印技术使创新者的竞争优势比历史上其他任何时期都短。可以想见,如果不能妥善解决知识产权保护问题,盗版和复制将会更加猖獗,人们在知识产权领域的斗争将更加激烈。

  另外,有报道称美国某激进组织正在利用3D打印技术制造可以开火并具有杀伤力的枪械。试想,如果任何人都可以通过互联网在家里下载这款枪支的设计图,然后借 助3D打印技术制造出来,社会安全如何得以保证?因此,3D打印技术如何不被坏人利用来为非作歹等一系列社会问题值得关注。

  还有,以3D打印为代表的生物打印技术,就像20世纪末的克隆技术一样,在给医学界带来无限想象力的同时,也将面临伦理道德方面的质疑。生物医学领域需要一套行之有效的监管机制,来保证生物器官和活体组织打印的安全有序,保证个人DNA不被滥用。

  当然,3D打印要向市场普及,从技术经济的角度看也还有很大的局限性。3D打印有多种技术种类,每种技术的打印“油墨”材料各不一样。现实生产所需的材料组合是纷繁复杂的,每种材料的烧结和熔点高低不同,强度也大小不一。3D打印技术要真正走出实验室,迈向市场化应用,需要解决设备技术和“油墨”技术两方面 难题。能根据增材制造的实际要求,使用各种所需的高熔点、高强度材料,能自如地进行不同材质的组合,能以较高的性价比规模化生产,这才是关键。

  相比于欧美发达国家,我国3D打印技术还只能说处在起步阶段,特别是在关键核心零部件方面。虽然近期有报道,我国在直接金属激光烧结成型技术方面已有所突 破,但从总体实力上来看,我们仍有很大差距。在打印软件方面,我国还鲜有与国外大企业抗衡的自主软件企业。另外,在高强度、耐高温、抗腐蚀的3D打印材料方面,我国的研究人员还需努力。对我国科技工作者来说,3D打印技术是一个全新的领域,需要受得了诱惑,耐得住寂寞,争取在核心技术和关键材料方面能有更多突破。

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