3D打印”是近年的一個大熱詞,在熱門社交軟件、短視頻中被頻繁提及、展示,不斷在人們視野中刷著存在感。
這個上世紀90年代就出現的技術,為什么突然受到大量關注,甚至不少人還提出了“3D打印,打印一切”“3D打印技術重塑中國制造”等觀點,事實真的是如此嗎?今天來聊一聊熟悉又陌生的3D打印技術。
3D打印技術如何打印“一切”?
想了解3D打印是如何打印一切的,首先要知道什么是3D打印技術?
實際上,3D打印機與普通打印機工作原理基本相同,只是打印材料的區分。普通的打印機是將2D圖像或圖形數字文件通過墨水輸出到紙張上;而3D打印機則是將實實在在的原材料(比如金屬、陶瓷、塑料、砂等),通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計算機上的藍圖變成實物。
一般來說,3D打印的過程分為3步,首先是使用計算機軟件進行建模設計,接著將建好的模型分區切片后,最后再通過打印機將這些截面逐層打印出來,就可以得到一個立體的成品了。
在央視《開講啦》節目中,節目專門邀請了我國3D打印領域最早的研究者之一、中國3D打印領域的領軍人物盧秉恒院士,講述了3D打印技術的相關知識。盧秉恒院士在節目中指出,3D打印開拓了個性化定制的新時代,任意材料、任意批量、任意復雜結構、任意場合、任意工業領域都有它的施展空間,只要你有想法、有創意,3D打印就能將其打印實現,對驅動產品開發、產品結構設計制造模式的創新具有非常重要的意義。
3D打印技術能為中國制造做些什么?
就算聽懂了3D打印技術的技術原理,但對于普通民眾來說,3D打印技術也不過是一種打印手段,實在不能想到它能和與中國制造有什么關系?
實則不然,當你再深入了解一下3D打印技術的應用領域,你就會發現它與中國制造有著極其密切的關系。確切點來講,是其中金屬3D打印技術與之有著密切的關系。
引用《3D打印世界》雜志中對于金屬3D打印技術的定位,金屬3D打印位于3D打印金字塔的頂尖,被認為是門檻最高、增長最快且最具前途的技術,從飛機發動機部件到醫療植入、汽車部件、航空衛星組件等的制造,無不將它推到了最前沿的位置。
由此可見金屬3D打印技術與制造業的重要關系。與很多技術一樣,金屬3D打印技術一開始也是被歐美國家壟斷的,但在我國科研人員、企業的不斷追逐下,逐漸打破了這一局面。其中以科學家夫婦張海鷗和妻子王桂蘭發明的鑄鍛銑一體化3D打印技術最為出名。該技術首次將鑄、鍛、銑一體化,同時采用高效廉價的熱弧為熱源,實現了低成本、高效能,2020年,商務部、科技部將這項技術納入了《中國禁止出口限制出口技術目錄》。
近年來,鑄鍛銑一體化3D打印技術已經應用于飛機掛架,艦船螺旋槳,汽車翼子板模具,燃機過渡段,高鐵轍叉等項目的研發制造,重點服務于航空航天、核電工業、船舶海工、高速鐵路等支柱產業,
對于3D打印技術和智能制造的未來,盧秉恒院士表示,3D打印正在走向材料的形狀和結構隨時間變化、智能材料與結構的主動調控技術,未來可能是高性能合金的增材制造,復合材料與復合結構3D打印,智能材料主動調控、具有生長性和生物活性的生物3D打印技術方面發展;在材料方面,從到金屬材料、到陶瓷材料、到生物活性材料;在產業方面,從重視裝備到各領域的應用以及尖端科技帶來的顛覆性的變化。
在接下來的10年20年里,3D打印技術的快速發展將推動我國制造產業轉型升級,此外,在醫學領域,利用3D打印技術打印的人體器官及骨骼,還可以可以幫助非常大量的病人實現治療。