3D打印會(huì)有多少也許

圖為位于寧夏銀川的世界首個(gè)萬噸級(jí)鍛造3D打印成型自動(dòng)工廠車間內(nèi)景。（材料

）

圖為西安鉑力特增材技術(shù)股份有限企業(yè)3D打印的“鋁合金點(diǎn)陣構(gòu)造”展品。 新華社記者 劉瀟 攝

海內(nèi)首家建筑3D打印展館日前在廣東正式啟動(dòng)。從外表上看，這棟雙層建筑和一般的屋子并無不同，但實(shí)際上，整棟樓沒用一磚一瓦，都是用可黏合混合資料打印而成。

假設(shè)具有一臺(tái)3D打印機(jī)，你可以生產(chǎn)什么？謎底是：小到精密的零件、餅干、模具、衣服，大到醫(yī)療器械、產(chǎn)業(yè)設(shè)備乃至車輛、火箭、建筑……都能夠生產(chǎn)出去。難怪有人會(huì)說，在將來，一臺(tái)3D打印機(jī)幾乎能夠締造1個(gè)世界。

2018年，3D打印正式被歸入華夏策略性新興工業(yè)分類。成為新興前端技術(shù)，3D打印承載著將來生產(chǎn)的無限也許，也推翻著傳統(tǒng)生產(chǎn)業(yè)的頭腦形式。近年來，華夏的3D打印技術(shù)迅速成長(zhǎng)，運(yùn)用情景也越來越多，變成放慢生產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型晉級(jí)的首要措施。

大同的云岡石窟被原樣“搬”到千里之外的杭州

增材生產(chǎn)，俗稱3D打印。不同于傳統(tǒng)減材生產(chǎn)對(duì)原資料進(jìn)行除去、切削的方法，增材生產(chǎn)是將特定資料通過層層疊加的方法來結(jié)構(gòu)物體，在生物藥物、航空航天、建筑等多個(gè)行業(yè)都可以大現(xiàn)身手。

掃描獲得三維信息、通過電腦編程，將模型導(dǎo)入打印機(jī)，1個(gè)與真肺一模同樣的肺部模型就能夠從3D打印機(jī)里打印出去。往年6月，貴州省人民醫(yī)院胸內(nèi)科初次借用3D打印技術(shù)完結(jié)了三維模型下的精確肺段切除術(shù)。這一模型，不單精確再現(xiàn)了病人肺部的病灶位子，乃至連每根血管都栩栩如生。

醫(yī)療器械、器官模型、可植入身體的仿真組織……3D打印善于塑造各類細(xì)節(jié)的優(yōu)勢(shì)恰好滿足了醫(yī)學(xué)行業(yè)對(duì)各種模具的高規(guī)范需要。山西增材生產(chǎn)研發(fā)院院長(zhǎng)宮濤表示，人工用鋼鐵、石膏等材質(zhì)生產(chǎn)模具，產(chǎn)品在大范圍制造前，還要屢次打樣和點(diǎn)竄。而3D打印機(jī)直接從計(jì)算機(jī)圖形信息中形成任意外形的零件，能較精確地塑造高難精致的外型。

不單是醫(yī)療，3D打印的這一特征，也很合適運(yùn)用在文物復(fù)制和修護(hù)上。不久前，位于山西大同的云岡石窟被“搬”到了千里之外的浙江杭州。在浙江大學(xué)藝術(shù)與考古博物館，世界首個(gè)可移動(dòng)3D打印石窟——云岡石窟“音樂窟”原樣再現(xiàn)了原洞窟的風(fēng)范并且千余年來風(fēng)化留下的細(xì)微蹤跡。借助數(shù)字化收集，生產(chǎn)者對(duì)原洞窟進(jìn)行了1∶1復(fù)制，用輕型資料打印出110塊模型，再像搭積木同樣組裝成如今的復(fù)制石窟。因?yàn)槭菑?fù)制品，參觀者不單能夠身處此中細(xì)細(xì)觀賞，還能以伸手觸摸，堪稱過足了癮。

除了善于精良細(xì)微的“繡花工夫”，3D打印針對(duì)造橋建房如此的大工程也很拿手。

往年4月，在姑蘇河堤防變革項(xiàng)目中，3D打印技術(shù)被直接應(yīng)用于工地施工流程。不必砌磚、無需澆筑，現(xiàn)場(chǎng)唯獨(dú)打印機(jī)噴頭來回移動(dòng)。高強(qiáng)度沙漿從噴頭中一點(diǎn)點(diǎn)輸出，根據(jù)設(shè)定好的程序塑造出富有江南特點(diǎn)的外型。

“3D打印可使建筑一次成型，節(jié)省建筑資料60%，同時(shí)建設(shè)流程中的工藝消耗也減小了?！比A夏建筑技術(shù)核心資料工程研發(fā)所所長(zhǎng)助理霍亮表示，因?yàn)榇蛴?yīng)用的是機(jī)器智能化操控，還可節(jié)約近一半的人力。

值得一提的是，在往年5月發(fā)射升空的我國(guó)新一代載人飛船實(shí)驗(yàn)船上，就搭載了一臺(tái)“3D打印機(jī)”。這是我國(guó)初次在太空展開3D打印試驗(yàn)，打印資料是航空航天行業(yè)運(yùn)用全面的輕質(zhì)高強(qiáng)資料——碳纖維加強(qiáng)復(fù)合資料。

現(xiàn)在，緊隨金屬材質(zhì)打印技術(shù)的沖破，航空航天也變成3D打印最具遠(yuǎn)景的運(yùn)用行業(yè)之一。無論是生產(chǎn)迅速成型、單件定制的航天設(shè)施零部件，還是高難構(gòu)造件和大型異構(gòu)件，3D打印全是抱負(fù)的技術(shù)措施。而此次試驗(yàn)的順利，更讓人們體驗(yàn)到，“太空生產(chǎn)”離咱們也不再迢遙。

過去幾個(gè)月才能制成的砂模如今只要幾小時(shí)

寧夏銀川，世界首個(gè)萬噸級(jí)鍛造3D打印自動(dòng)工廠的車間內(nèi)，數(shù)臺(tái)5米多高的紅色鍛造用砂芯3D打印機(jī)在自動(dòng)流水線上有序工作。這類設(shè)施，整個(gè)為公司自主研究。

與傳統(tǒng)的鍛造車間相比，無吊車、無模型、無重體力、無溫差、無廢砂及粉塵排放變成這家工廠的鮮亮特點(diǎn)。在這里，鑄件制造變得迅速而簡(jiǎn)潔——過去須要幾個(gè)月才能制成的砂模，如今只要幾個(gè)小時(shí)。這類鑄件不單在海內(nèi)出售，還遠(yuǎn)銷海內(nèi)。

工廠所屬公司——同享設(shè)備股份有限企業(yè)3D打印事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)李哲表示，相較于傳統(tǒng)加工生產(chǎn)，3D打印擁有變短制造過程、設(shè)計(jì)矯捷、節(jié)省本錢、減低生產(chǎn)難度等優(yōu)勢(shì)。這一技術(shù)的工業(yè)化運(yùn)用對(duì)鍛造領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型晉級(jí)、鍛造自動(dòng)生產(chǎn)及將來鍛造自動(dòng)工廠的建造將構(gòu)成變化性的意思。

不單是同享設(shè)備，近年來，越來越多的生產(chǎn)公司開啟采取3D打印進(jìn)行零部件或整機(jī)制造。這一新興技術(shù)，變化了傳統(tǒng)生產(chǎn)的觀念和形式。

最近，在哈電集團(tuán)哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任企業(yè)，海內(nèi)首臺(tái)增材生產(chǎn)沖擊式水輪機(jī)真機(jī)轉(zhuǎn)輪研制順利。假設(shè)該轉(zhuǎn)輪在將來的電站應(yīng)用中適合預(yù)料，則證實(shí)3D打印技術(shù)在生產(chǎn)沖擊式轉(zhuǎn)輪上具有可行性，為公司將來生產(chǎn)往常難以生產(chǎn)或不能生產(chǎn)的超小、超大型沖擊式轉(zhuǎn)輪供應(yīng)1個(gè)處理計(jì)劃。

“最初，咱們開啟關(guān)心3D打印，是用來模型轉(zhuǎn)輪的生產(chǎn)。每個(gè)模型轉(zhuǎn)輪全是單件制造，以及期望能在最短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)完結(jié)，這與3D打印的技術(shù)特征生成了十分完美的契合?！惫枮I電機(jī)廠有限責(zé)任企業(yè)大電機(jī)研發(fā)所副所長(zhǎng)王煥茂表示，“經(jīng)過近兩年的研究，咱們順利生產(chǎn)了海內(nèi)首臺(tái)可運(yùn)用于模型水輪機(jī)水利實(shí)驗(yàn)的3D打印非金屬模型轉(zhuǎn)輪。在研究的進(jìn)程中，咱們認(rèn)知到3D打印技術(shù)更廣大的市場(chǎng)在金屬打印行業(yè)，在真機(jī)轉(zhuǎn)輪?！?/p>

一臺(tái)高難的轉(zhuǎn)輪是怎樣打印出去的？哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任企業(yè)大電機(jī)研發(fā)所科研員程廣福奉告記者：“將須要打印一些的數(shù)學(xué)模型導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的軟件，進(jìn)行切片和打印路徑的計(jì)劃，再將這類信息轉(zhuǎn)變后傳送給機(jī)械人，終極機(jī)械人根據(jù)給定的運(yùn)作程序攜帶焊槍完結(jié)轉(zhuǎn)輪的3D打印生產(chǎn)?！?/p>

依附3D打印技術(shù)，過去須要4個(gè)月才能完結(jié)的轉(zhuǎn)輪生產(chǎn)現(xiàn)在被變短到3個(gè)月之內(nèi)。

“傳統(tǒng)鍛造工藝生產(chǎn)轉(zhuǎn)輪，工序繁瑣，參加的工種和工人也多。工人們勞動(dòng)強(qiáng)度大不說，鍛造后的轉(zhuǎn)輪還較易有缺點(diǎn)，精度差、加工余量大、產(chǎn)質(zhì)量量與鍛件差異也大?！背虖V福說，“特別針對(duì)高質(zhì)量的轉(zhuǎn)輪，須要采取全部鑄造圓形坯料，一點(diǎn)點(diǎn)地用數(shù)控機(jī)床將轉(zhuǎn)輪加工出去，咱們往往稱為‘整摳’，從這個(gè)詞就能夠看見這類方法加工的難度有多大，周期有多長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)本錢也會(huì)十分高。而現(xiàn)在采取3D打印生產(chǎn)轉(zhuǎn)輪，直接由三維模型到產(chǎn)品，省去了多個(gè)環(huán)節(jié)，加工量小，本錢和周期也得以減低?！?/p>

將來3D打印將會(huì)像一般打印同樣普及

“無論你要想什么，只要下載圖紙，按下打印鍵就能夠了，剩下的統(tǒng)統(tǒng)交達(dá)打印機(jī)?！边@是部分人所暢想的將來情景。對(duì)此，許多業(yè)內(nèi)人士表示，將來，想要實(shí)行更多的3D打印運(yùn)用情景，要害在于資料，特別是多元化打印資料的成長(zhǎng)。

“巧婦難為無米之炊。資料科學(xué)是生產(chǎn)業(yè)的下層基礎(chǔ)，3D打印的落地運(yùn)用就是受局限資料的特征，造成成品率低等一系列問題?！鼻迦A大學(xué)建筑學(xué)院博士于雷表示，“資料的成長(zhǎng)是3D打印成長(zhǎng)的條件。就建筑行業(yè)來說，現(xiàn)在3D打印建筑被限于在應(yīng)用混凝土資料上了，可是混凝土這類資料3D打印的矯捷度并非高?！?/p>

在生物3D打印行業(yè)，資料革新的首要性愈加凸顯，特別是針對(duì)身體植入物。

羥基磷灰石是現(xiàn)在世界通用的仿人骨資料，但所用的酸性粘結(jié)劑卻會(huì)給被植入患者帶來術(shù)后苦痛。同時(shí)，因?yàn)槿祟惞趋纼?nèi)部構(gòu)造高難、密度不一，傳統(tǒng)3D打印所用資料密度一致、粉體單一，不能實(shí)行仿真骨的打印需要。

為了可以生產(chǎn)一款最大水平靠近身體骨骼本質(zhì)的仿真骨，西北產(chǎn)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院汪焰恩老師隊(duì)伍將羥基磷灰石、黏合劑、細(xì)胞液等根據(jù)不同個(gè)人的骨骼本質(zhì)進(jìn)行科學(xué)配比，生成一類更能被身體場(chǎng)景接受的打印資料。并研制了一套3D打印操控體系，實(shí)行了仿真骨打印所須要的構(gòu)造高難、密度不均、復(fù)合粉體等需要。如此打印出去的活性仿真骨與自然骨的成份、構(gòu)造、力學(xué)功能高度一致，乃至可在生物體內(nèi)“發(fā)育”。

汪焰恩老師表示，隊(duì)伍現(xiàn)在也把握了3D打印軟骨和肌膚的技術(shù)。下一步，他們將持續(xù)開拓真皮層中汗腺、毛囊、皮脂腺等構(gòu)造的安穩(wěn)打印技術(shù)。

在芯片如此高精尖設(shè)施的打印生產(chǎn)上，新資料的沖破也會(huì)帶來更多的打印成果。上個(gè)月，西湖大學(xué)的周南嘉隊(duì)伍順利設(shè)計(jì)出嶄新的3D打印性能資料，以新資料為沖破，實(shí)行了微米級(jí)別的電子3D打印。這是現(xiàn)在海內(nèi)最高精度的電子3D打印技術(shù)。

山西增材生產(chǎn)研發(fā)院技術(shù)職員朱岳認(rèn)定，怎樣研究出更多新資料，制造出品質(zhì)更高的3D打印產(chǎn)品，是領(lǐng)域內(nèi)的一大戰(zhàn)斗。往年5月，朱岳隊(duì)伍自主研究出3D打印用光敏樹脂正式投產(chǎn)，變化了過去這類3D打印原資料依托國(guó)際出口、本錢太高的局勢(shì)。朱岳表示，下一步，研發(fā)院將在研究資料、打印工藝、軟件信息研究上連續(xù)發(fā)力，他相信將來3D打印將會(huì)像一般打印同樣普及。（王雅慧）