3D打印進(jìn)入工業(yè)視野

2012年，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志刊登文章，將3D打印技術(shù)視為“第三次工業(yè)革命”的重大標(biāo)志之一，3D打印引起了全球的廣泛關(guān)注。

3D打印，是一種以三維模型為基礎(chǔ)，以粉末為原料，通過(guò)逐層堆積來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。與傳統(tǒng)制造相比，它不需要冗長(zhǎng)的模具開(kāi)發(fā)過(guò)程，也省去了繁瑣的切削加工，亦不占用大面積的場(chǎng)地，在家里就能夠輕松完成。

目前，國(guó)內(nèi)3D打印主要有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、華南理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等高校教授帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)。在他們的引領(lǐng)下，中國(guó)3D打印取得了一定的成效，不少3D打印聯(lián)盟相繼成立，3D打印企業(yè)也層出不窮，3D打印也能打印出無(wú)人駕駛小型飛機(jī)、文物、小零件、食物、自行車、小建筑等，令人耳目一新。

專家表示，只要能在電腦里設(shè)計(jì)出三維模型，3D打印機(jī)就能幫你實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造。這大大縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，幫助中國(guó)企業(yè)從制造走向創(chuàng)造。目前，3D打印已應(yīng)用到消費(fèi)品、航空航天和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

3D打印將帶來(lái)制造業(yè)，尤其是裝備制造業(yè)革命性的變化已經(jīng)得到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛認(rèn)同。但是作為一項(xiàng)尚不成熟的技術(shù)，在其向制造業(yè)滲透的過(guò)程中還有諸多難題需要解決。

全球3D打印行業(yè)從產(chǎn)值從0到10億花了20年的時(shí)間，從10億到20億花了5年時(shí)間。其中，工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)從1993年到2011年總共只賣出了4.9萬(wàn)臺(tái)，桌面級(jí)3D打印機(jī)在2011年一年就賣了2.3萬(wàn)臺(tái)，在全球的桌面3D打印市場(chǎng)中，美國(guó)市場(chǎng)份額占了81.46%，中國(guó)現(xiàn)在占到22%。正是對(duì)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景普遍看好，不少企業(yè)蜂擁進(jìn)入3D打印產(chǎn)業(yè)。

3D打印機(jī)的驚奇應(yīng)用

技術(shù)的改變讓3D打印成為了目前世界上令人關(guān)注的技術(shù)之一并不為過(guò)。今年6月份開(kāi)始，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中家用消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)開(kāi)始銷售，萬(wàn)元的價(jià)格門檻并不算廉價(jià)，和其并不算復(fù)雜的操作難度相比，市場(chǎng)的輿論聲中更期望3D打印機(jī)能夠繼續(xù)降低成本，從家用級(jí)用戶的角度考慮，未來(lái)DIY娛樂(lè)性和相對(duì)可以接受的價(jià)格才是市場(chǎng)的突破口。

我們先來(lái)看看國(guó)內(nèi)外是怎樣應(yīng)用3D打印機(jī)的。

1.3D打印槍

3D打印槍像是一個(gè)更致命的武器玩具，一個(gè)玩具一旦超出了它本身的娛樂(lè)特性，涉及到安全問(wèn)題后，本身的立場(chǎng)也就改變了。去年，美國(guó)的科迪威爾遜，他在大學(xué)的時(shí)候就計(jì)劃研究3D打印槍，在幾個(gè)月后，威爾遜和他的該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了這一計(jì)劃，成功的研制出了取名為“解放者”的3D打印槍，并且在隨后拍攝的視頻來(lái)演示射擊金屬釘?shù)膶?shí)驗(yàn)。這把槍的制造成本是由一臺(tái)價(jià)值8000美元的3D打印機(jī)完成的，在之后，設(shè)計(jì)者試圖制作更大口徑的子彈來(lái)體現(xiàn)這幫槍的威懾力。

2.半加工品的3D打印小提琴

日前在國(guó)外，世界上第一臺(tái)3D打印小提琴誕生，但它事實(shí)上是一個(gè)半成品，這把小提琴的制作者亞歷克斯戴維斯用3D打印制作出主要的提琴身體部分后，他和他的團(tuán)隊(duì)再鋪上報(bào)紙和膠水塑料來(lái)完成后半程的制作。琴頸部用一塊硬紙板以及一些簡(jiǎn)單的裝飾，不久的幾日后，在YouTube上大家就聽(tīng)到了一段并不算的悅耳的演示視頻，而他的制作者說(shuō)：這不算什么，只不過(guò)花費(fèi)了一個(gè)周末和12美金。

3.打印一個(gè)“僵尸”的臉

不久前，在英國(guó)萊斯特的一個(gè)停車場(chǎng)下發(fā)現(xiàn)了曾經(jīng)理查三世國(guó)王的頭顱，考古學(xué)家確認(rèn)后，打開(kāi)顱骨測(cè)量，專家卡洛琳威爾金森進(jìn)行了面部重建工作，威爾金森在之后用電腦填充了顱骨內(nèi)部以及參考其他相關(guān)資料進(jìn)行了胸圍圖紙的設(shè)計(jì)，不久后，一個(gè)栩栩如生的王國(guó)在500年后又“復(fù)活”了。

4.打印干細(xì)胞

干細(xì)胞又叫起源細(xì)胞，是一類具有自我復(fù)制能力的多潛能細(xì)胞，在一定條件下，它可以分化成多種功能細(xì)胞。它是一種未充分分化，尚不成熟的細(xì)胞，具有再生各種組織器官和人體的潛在功能。雖然現(xiàn)在3D打印技術(shù)還不能將其完美的應(yīng)用到醫(yī)療技術(shù)上，但科學(xué)家們已經(jīng)對(duì)這種設(shè)想進(jìn)行了深度的嘗試。

3D打印機(jī)通過(guò)制作胚胎干細(xì)胞，讓這種處于早期開(kāi)發(fā)階段的細(xì)胞能夠分化成任何類型的組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)3D打印機(jī)能夠很溫柔的將五個(gè)細(xì)胞融合在一起而不造成任何的損傷，這對(duì)于打印機(jī)的精度要求十分的高。研究人員可以利用這種胚胎細(xì)胞進(jìn)行一系列的藥物測(cè)試，從而在未來(lái)發(fā)展整個(gè)器官的培養(yǎng)，這絕對(duì)是人類發(fā)展的絕對(duì)福利。

5.制造微電池

美國(guó)一項(xiàng)研究利用3D打印技術(shù)成功制成只有沙粒大小的3D微電池。由專用油墨打印的微型互鎖梳齒狀電池可為人體移植物、無(wú)人駕駛飛機(jī)和攝像機(jī)供電。每一個(gè)微電池都比人的頭發(fā)絲細(xì)。

大約10年前美國(guó)科學(xué)家提出3D微電池的概念,過(guò)去的制備方法都基于較為成熟的微電子技術(shù)以及新興微加工技術(shù),不僅成本較高,而且迄今沒(méi)有獲得理想的成果;科學(xué)家則轉(zhuǎn)而采用方興未艾的3D打印技術(shù)。　這樣的微型電池可以為機(jī)器人等領(lǐng)域帶來(lái)變革，這些領(lǐng)域受限于當(dāng)前材料所能制成的產(chǎn)品大小。將推動(dòng)微型無(wú)人駕駛飛機(jī)飛行和潛水器發(fā)展，這類設(shè)備必須遠(yuǎn)距離自動(dòng)操作，還將促進(jìn)醫(yī)療植入物和可穿戴式電子設(shè)備的發(fā)展。

3D微電池具有快速充放電能力,其面積能量密度和功率密度在目前3D微電池領(lǐng)域居于前列。