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革命性技术诞生 3D打印前沿速览

2015-11-25 16:03
魏丁小陆
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  3D打印是快速成型技术的一种,又称增材制造,以数字三位CAD模型设计文件为基础,运用高能束源或其他方式,直接构造出物体的技术。被称为“一项正在改变世界的浪潮,一个革命性的技术”。

  3D打印有什么作用?

  总的来说,第一是可以打印任何材料。传统的机械加工,只能用钢、铁、铜,只能用金属,但3D打印机现在任何材料都可以打印,塑料、木材、玻璃、生物材料、彩色石膏、金属、陶瓷、食品材料、建筑材料如水泥,现在都已经不是问题。

  第二是可以塑造任何产品,武器、食物(巧克力、肉)服饰甚至房子、桥梁。汽车和飞机以前只能打印外壳,现在,很多内部部件也可以打印,不久的将来,或许就可以一次性打印出整台汽车。所以我说3D打印可以制造任何产品。

  第三是它可以应用到任何领域。有人认为3D打印主要用于制造业,但实际不是这样。比如在医疗领域,现在的技术不仅可以模拟人体的骨骼、肌肉和器官,还可以进行生物打印。在科学研究方面,可以用3D打印出虚拟太空用于空间研究;在考古活动中,用3D打印史前物体模型;现在提琴、吉他和笛子这些乐器都可以打印出来。甚至梵高的画,原来是平面的,现在我们用3D打印把它变成立体的。所以,它的应用绝不仅仅是制造工业产品。

  第四是任何人群都可以使用3D打印,它改变的是整个社会,而不仅仅是制造业。在以往,技术革命只和工程师、企业有关。但现在,任何人,不管男女老少,都可以接触3D打印。这个技术的发明者美国人xxx把它的整个技术公开放在网上,这叫做开源。任何人都可以下载,自己购买零件来组装。现在的小学生都在使用3D打印机上课了。美国总统奥巴马2012年在美国国务卿会议上说3D打印将来要改变世界,改变美国的经济,他要求把人力、精力、资金用到3D打印上来。在那之后,中国现在也掀起了3D打印的热潮。

  一台最简单的3D打印机,20年前在美国可能要卖到几十万美元,但现在只需要几千元人民币, 开始进入人们的家庭。未来,每个家庭都可能拥有一台甚至几台3D打印机,用于打印食品、服装、玩具。而未来的工厂又是什么样子?实际上可能已经不再需要其他机器,不需要各种各样的模具,3D打印机可以用分层堆叠的方式,从二维一层一层地变成三维,作出任何形状的物体来,所见即所得,而传统注模方法形状稍微复杂一点,就很难实现。

  医疗实际上是3D打印最有前途的领域。人和物品不同,每个人的身体都不同,要实现真正的个性化医疗,首先要了解病人的身体结构,我们用X光或CT为病人做了透视之后,根据成像用3D打印模拟出病人生病位置或器官的模型,有了这样的实体医疗模型,医生就可以非常直观地进行测量、分析,对症医治。

  一个患上气管萎缩的孩子,或者面部骨骼受损的孩子,可以使用3D打印的方法做出人工的气管和骨骼,使损伤得到修复。3D打印可以解决大量类似的问题,很多金属或塑料材料的植入物与人体相斥,采用可生物降解的高分子材料打印的植入物则可以在功能完成后,在体内自动降解,不会造成副作用。缓解老年人心血管堵塞的心脏支架就可以用到这样的技术。目前医疗领域最具创新性的研究是器官打印。

  在机械加工领域,目前最好的3D打印机精度可以达到微米和纳米级别。用一台纳米打印机打印的埃菲尔铁塔,直径只有100个微米,而且细节都要打印得很准确。

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