3D打印術(shù)系列

　　似乎一夜之間，3D打印就“火了”，迎面撲來(lái)了3D概念股票、產(chǎn)業(yè)以及技術(shù)研究方面的熱風(fēng)。2013年世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會(huì)于5月29到31日在北京舉行，國(guó)內(nèi)外600多位代表就3D打印技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化等議題展開(kāi)討論。不少專家認(rèn)為，目前3D產(chǎn)業(yè)還有很多路要走，其推廣是目前的短板，3D產(chǎn)業(yè)“走進(jìn)生活”更是有著不少路要走。

　　中國(guó)3D打印推廣應(yīng)用是短板

　　2011年，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》和美國(guó)的李福金先生撰文，稱3D打印技術(shù)將推動(dòng)第三次工業(yè)革命。3D打印領(lǐng)域資深專家T erryWohlers(3D打印領(lǐng)域權(quán)威的Wohlers報(bào)告就是出自他之手)，在上周北京舉行的世界3D大會(huì)上表示，3D打印的各種要素正在融合，匯聚成為一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)革命。“各個(gè)行業(yè)都受到它的影響，不僅是傳統(tǒng)的航空、汽車、醫(yī)療等等行業(yè)，同時(shí)也包括珠寶、時(shí)裝、食品、打印，還有巧克力的打印等，有各種各樣的產(chǎn)品，還有紡織業(yè)及人類的身體組織。12年前就有團(tuán)隊(duì)試著打印骨骼，植入到一只狗的身體當(dāng)中，最后這只狗存活下來(lái)。”T erryWohlers相信，未來(lái)3D打印可以打身體的各種內(nèi)臟和組織，“相信在我們有生之年，我們能夠看到它的發(fā)生。這個(gè)完美風(fēng)暴正在匯聚，我們下一次的工業(yè)革命做好了準(zhǔn)備。”

　　亞洲制造業(yè)協(xié)會(huì)C E O羅軍表示，3D打印技術(shù)目前還不是十全十美，還有待進(jìn)一步的完善。3D打印技術(shù)30年來(lái)一直沒(méi)發(fā)展起來(lái)，有兩個(gè)方面的原因：首先，3D打印技術(shù)不是一個(gè)替代性很強(qiáng)的技術(shù)，無(wú)法替代傳統(tǒng)的制造業(yè)；其次，現(xiàn)在從事3D打印技術(shù)的基本上都是清一色的大學(xué)教授和科研單位的專家，對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)用不太順利。中國(guó)3D打印的市場(chǎng)始終沒(méi)有真正“崛起”，是因?yàn)橥茝V市場(chǎng)應(yīng)用是其短板。

　　三大瓶頸制約3D打印應(yīng)用

　　中國(guó)科學(xué)院廣州電子技術(shù)研究所所長(zhǎng)李耀棠表示，目前制約3D打印技術(shù)的廣泛應(yīng)用有材料、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和打印成本三大瓶頸問(wèn)題。

　　在材料方面，3D打印目前的材料主要有光聚合物(光敏固化樹(shù)脂)、聚合物(ABS塑料等)、合金粉末和固態(tài)粉末4大類，目前打印材料多局限于化學(xué)聚合物，即使是同一類的聚合物材料，在不同的廠家生產(chǎn)同一種工藝的3D打印設(shè)備上也無(wú)法兼容使用，制約了材料的通用性。值得注意的是，國(guó)內(nèi)多數(shù)工業(yè)級(jí)的3D打印機(jī)所用的材料多數(shù)是從國(guó)外進(jìn)口；3D打印直接制造金屬功能零件所用的合金粉末材料的研究尚處于研發(fā)的階段，可選用的合金粉末材料也僅限于鈦合金、鈷鉻合金和不銹鋼等少數(shù)幾種，無(wú)法滿足制造業(yè)對(duì)金屬材料多樣性的需求。

　　“打印物件的質(zhì)量控制也是一個(gè)很大的問(wèn)題。”李耀棠表示，目前對(duì)3D打印材料也沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，“標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題會(huì)影響3D打印技術(shù)的廣泛推廣應(yīng)用”。

　　3D打印廣州應(yīng)用相對(duì)較廣泛

　　“上世紀(jì)80年代末，全球首臺(tái)3D打印機(jī)已在美國(guó)誕生。這個(gè)產(chǎn)業(yè)以色列、美國(guó)、德國(guó)領(lǐng)跑全球，中國(guó)跟隨其后。”李耀棠告訴南都記者，中國(guó)在3D打印主流技術(shù)的研究水平和開(kāi)發(fā)的3D打印設(shè)備的性能指標(biāo)與國(guó)外相比相差不遠(yuǎn)。但是，在3D打印材料研發(fā)方面則有著較大的差距，需要迎頭趕上。

　　相對(duì)西安、武漢、北京等城市而言，廣州在3D打印技術(shù)研究和設(shè)備開(kāi)發(fā)方面的起步較晚，研究的僅有中科院廣州電子所和華南理工大學(xué)等幾個(gè)較為權(quán)威的研究機(jī)構(gòu)，但3D打印的應(yīng)用相對(duì)而言卻較廣泛。究其原因，是由于廣州乃至廣東省在消費(fèi)類電子產(chǎn)品、家電、汽車和機(jī)械制造等產(chǎn)業(yè)具有優(yōu)勢(shì)，企業(yè)的需求旺盛。如廣州生產(chǎn)力中心、廣州隨爾模具公司等就較早引進(jìn)美國(guó)和日本的3D打印設(shè)備，為企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供手板制作服務(wù)。

　　兩問(wèn)3D打印

　　3D打印是什么？

　　3D打印(3D printing)是快速成型技術(shù)的一種，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造實(shí)物。目前，它在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型。在珠寶、鞋類 、工 業(yè) 設(shè) 計(jì) 、建 筑 、工 程 和 施 工(A E C )、汽車、航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

　　目前，工業(yè)用3D打印機(jī)按打印工藝分為7種類型：槽光固化、材料噴射、粘合劑噴射、材料擠出、粉末床熔融、疊層堆積、直接能量沉積。

　　3D打印能進(jìn)家庭嗎？

　　華中科技大學(xué)材料學(xué)院教授史玉升認(rèn)為，3D打印技術(shù)將來(lái)可以進(jìn)入家庭。因?yàn)槌巳粘Ｊ褂弥?，它還有很大的教育潛力。“如果有了3D打印機(jī)，孩子可以脫離網(wǎng)絡(luò)，自己創(chuàng)造變形金剛把它打印出來(lái)，將來(lái)3D打印機(jī)進(jìn)入家庭，對(duì)孩子的教育特別有幫助。”

　　但是，目前的技術(shù)離3D打印進(jìn)入家庭仍舊有一段距離。“3D打印的技術(shù)實(shí)現(xiàn)牽涉到軟件、運(yùn)動(dòng)控制、材料等多學(xué)科的技術(shù)。”李耀棠說(shuō)，這會(huì)涉及非常復(fù)雜的算法問(wèn)題。雖然現(xiàn)在流行許多個(gè)人3D打印機(jī)，但是個(gè)人愛(ài)好者很難對(duì)其核心部分進(jìn)行改進(jìn)。還有運(yùn)動(dòng)控制、材料等問(wèn)題，從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度看，掌握3D打印技術(shù)并不簡(jiǎn)單。

　　目前，世界上僅有100多家生產(chǎn)商生產(chǎn)個(gè)人3D打印機(jī)。