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3D打印没人提了?不,它只是改名了

来源:客户端

发布时间:2020-02-15 20:11:10

点击量:2919

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3D打印和增材制造,这两个术语是否是两个含义?并没有,3D打印近年来只是换了一个更学术的名字。

标准组织ASTM International在其定义中将这两个术语等同起来:“增材制造,也称为3D打印,使用计算机辅助设计逐层构建对象。”而维基百科称,“今天,精确度、可重复性和材料范围已经增加到使3D打印被视为工业生产技术,其名称为增材制造。”简而言之,增材制造是“3D打印的工业版”。

那么,3D打印技术究竟是什么呢?

3D打印,融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础,通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料,按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积,制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除-切削、组装的加工模式不同,是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法,从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束,而无法实现的复杂结构件制造变为可能。


3D打印没人提了?不,它只是改名了

陶瓷3D打印机


下面这张图非常清楚的说明了3D打印技术的来龙去脉!


3D打印没人提了?不,它只是改名了


而3D打印技术的应用场景十分广阔!

在实际生产生活中,它拥有非常广阔的应用场景。无论是航空航天领域,亦或是医疗领域、建筑领域、汽车领域,甚至是食品产业、生活用品,我们都能发现它的影子。

在航空航天领域,早在2014年,NASA便尝试使用3D打印技术制造成像望远镜的所有元件,NASA也因此成为首家尝试使用3D打印技术制造整台仪器的单位。差不多同时期,NASA的工程师们刚成功完成了3D打印火箭喷射器的测试。当然,国内也不甘落后,2016年,中科院重庆绿色智能技术研究院3D打印技术研究中心对外宣布,经过该院和中科院空间应用中心两年多的努力,并在法国波尔多完成抛物线失重飞行试验,国内首台空间在轨3D打印机宣告研制成功。


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首个3D打印的太空望远镜


在医疗领域,3D打印技术的前景尤为广阔。从应用的广度方面看,3D打印从最初的医疗模型快速制造,逐渐发展到3D打印直接制造助听器外壳、植入物、复杂手术器械和3D打印药品。在深度方面,由3D打印没有生命的医疗器械向打印具有生物活性的人工组织、器官的方向发展。可能你无法理解3D打印药品和打印具有生物活性的人工组织、器官的含义,下面我将由浅入深讲解。

首先是3D打印药品。在2015年美国食品药品监督管理局(FDA)己在全球批准首款完全用3D打印制作的药片。相较于传统药片,3D打印制药最重要的突破是它能进一步实现为病人量身定做药品的梦想。它能够实现精准性制药、针对性制药,并且通过3D打印的药片内部具有丰富的孔洞,具有极高的内表面积,故能在短时间内迅速被少量的水融化。


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其次是3D打印具有生物活性的人工组织、器官。事实上,生物材料和再生医学领域的科学家们正在不断尝试利用3D打印制造可以植入人体的组织和器官。科学家们将3D打印出的组织移植到生物体内,并且证明了这些从打印机里诞生的组织能够像正常组织一样存活并生长。而目前,绝大部分的3D打印组织和器官还没有能够作为移植器官植入体内,只能被称为“类组织”或“类器官”。可喜的是,近年来捷报频传。今年4月诞生了全球首例3D打印“完整心脏”,拥有细胞、血管、心室和心房的樱桃般大小的心脏;早前的3D血管打印机和3D打印设备制出生物工程脊髓等,都预示着3D打印技术在医疗领域将有更大突破!


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全球首例3D打印“完整心脏”


而在建筑领域,从2014年起,世界各地的建筑师们都在为打造全球首款3D打印房屋而竞赛。在荷兰首都阿姆斯特丹,一个建筑师团队已经开始制造全球首栋3D打印房屋,而且采用的建筑材料是可再生的生物基材料。这栋建筑名为“运河住宅(Canal House)”,由13间房屋组成。在上海张江高新青浦园区,10幢3D打印建筑作为当地动迁工程的办公用房交付使用,这些“打印”的建筑墙体是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”,按照电脑设计的图纸和方案,经一台大型3D打印机层层叠加喷绘而成,10幢小屋的建筑过程仅花费24小时。


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首栋3D打印建筑“运河住宅”


3D打印房屋在住房容纳能力和房屋定制方面取得了意义深远的突破。

当然,汽车行业也不甘落后。2014年9月,第一辆3D打印汽车也终于面世。这辆汽车只有40个零部件,建造它花费了44个小时,最低售价1.1万英镑(约合人民币11万元)。这辆由美国Local Motors公司设计制造、名叫“Strati”的小巧两座家用汽车开启了汽车行业新篇章。当下,在汽车零部件领域应用3D打印技术,能够使部件的开发成本更低,效率更高。未来,随着3D打印技术的不断成熟和成本的降低,整车3D打印或能得以实现,就能够根据不同的需求,为每一位消费者打造专属车辆。


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第一辆3D打印汽车“Strati”


除了以上领域和产品,3D打印在方方面面都重塑我们的生活和生产。

比如:3D打印公司已与精品自行车制造商Franco Bicles达成合作,为Ebikes Franco的新产品线提供世界上第一款由3D打印、连续碳纤维的一体式车架。

Luxexcel已经在其Vision Platforms上打印了5000多个镜片,它宣布已从试验阶段转向商业印刷,是世界上第一家使用3D打印技术制造定制眼科镜片的公司。

捷克设计和技术工作室DEEPTIME推出了Ionic Sound System,这是一种3D打印的限量版商用音响的系统,而原材料由沙子组成。

T3DP是一个以区块链和绿色技术为基础的研发项目,采用3D打印技术制造太阳能电池板,其转换效率可以达到目前的几倍。

最近在上海推出了一个3D打印的行人天桥——这是中国第一个跨越15米的小型天桥。Coin Robotic和上海机械建设集团创建了打印机,Polymaker提供了塑料。

以其相机而闻名的日本公司佳能宣布,它已经开发出一种“高度精确”的陶瓷3D打印技术和材料,能够生产复杂几何形状的零件。

......

总之,随着3D打印技术发展,3D打印技术应用也将越来越广,未来或将不可估量!


原创作者:e-works邱旭东,e-works何剑


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