新華社：3D打印，萬物皆可
發(fā)表時間：2023-07-24 18:00:31 | 點擊率：68
來源：新華社
《瞭望東方周刊》記者史佳慶?編輯陳融雪
△上海锭环，中國首家 3D 打印文化博物館
2023年7月12日，西北工業(yè)大學(xué)本科錄取通知書樣式發(fā)布泳猬。除體現(xiàn)學(xué)校航空、航天宇植、航海的特色外得封，該錄取通知書還藏著一份“驚喜”。“憑錄取通知書颗屏，2023年本科新生在報到現(xiàn)場可以抽取專屬盲盒奈揩。”學(xué)校招辦相關(guān)負責人介紹卑托，盲盒內(nèi)容包括：殲20Q·3D打印楊偉總師簽名版模型效蝎、運-20Q·3D打印唐長紅總師簽名版模型、直20Q·3D打印鄧景輝總師簽名版模型等势粱。備受學(xué)生“追捧”的3D打印腰燕，也稱增材制造彪珍，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料衔帚，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)屿拴。打印食物、打印火箭浴魏、打印汽車……萬物皆可3D打印笤茴。在數(shù)字經(jīng)濟方興未艾、智能制造大行其道的背景下文宜，3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正悄然提速涕癣。3D打印食品近年來，在環(huán)保前标、健康坠韩、安全、效率的新型飲食理念指引下炼列，創(chuàng)新食品3D打印迅速崛起同眯。浙江省科技館的參觀者發(fā)現(xiàn)，科技館內(nèi)六臺巧克力3D打印機給他們提供了更新潮的科普體驗唯鸭。“參觀者有多種選擇，可以打印出宇航員硅确、飛碟目溉、火箭或坦克等多種造型的巧克力×馀”作為設(shè)備的提供方缭付，杭州時印科技有限公司CEO李景元告訴《瞭望東方周刊》，3D打印給食物帶來更加豐富的造型循未、更富吸引力口感的同時陷猫，也讓參觀者更有興趣了解科技知識。據(jù)介紹岩哥，這款“盼打”自助式巧克力3D打印機從設(shè)計在轮、支付到打印一氣呵成，經(jīng)營者無需值守复罕，可廣泛應(yīng)用于科技教育铣碴、文旅和商業(yè)綜合體等領(lǐng)域。在文旅類場景里塑业，巧克力3D打印已十分常見箱仰。中國國家版本館杭州分館文潤閣的文創(chuàng)空間，就給參觀者提供了3D打印“文物巧克力”的新選擇低柑。參觀者通過微信掃碼選擇自己喜歡的模型進行現(xiàn)場打印屁膝，只需等待三至五分鐘眶约，就可以打印出版本館建筑模型或者戰(zhàn)國越王青銅劍等以館藏文物為原型的精致巧克力。在蘇州博物館穷歹、南京博物院和云南省博物館里嚼龄，參觀者可以打印出博物館藏品造型的巧克力；在上海海洋水族館里锰扶，則可以打印出海馬献酗、魔鬼魚、鯨魚坷牛、烏龜罕偎、海豚等海洋生物造型的巧克力。“在銀泰京闰、萬達等商業(yè)綜合體場景里颜及，我們會結(jié)合時尚的IP內(nèi)容，打造IP造型的3D食品蹂楣；熱門電影上映期間俏站，我們還會做電影里的人物造型巧克力∪粒”李景元說肄扎。火箭、汽車皆可打印“目前赁酝，3D打印技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域犯祠，涉及我們?nèi)粘Ｉ钪械囊率匙⌒小⒑教熳么簟⑵囍圃熳艿场⑨t(yī)療、建筑等方面忱脆￠倌洌”東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授張亞梅告訴《瞭望東方周刊》。2023年圈蔬，當?shù)貢r間3月22日默言，世界首枚3D打印火箭“人族一號”第三次嘗試發(fā)射，但未能成功進入軌道杆谓。美聯(lián)社報道稱麻镶，“人族一號”火箭高33.5米，85%的組成部分由3D打印而成匿胎，連火箭的發(fā)動機也由3D打印技術(shù)制造端葵。在新能源電池、文物修復(fù)公垒、人類器官等領(lǐng)域新框，3D打印也在不斷嘗試和實踐倍工。“我們的‘玲瓏’系列超微型3D打印電池，是專為植入式醫(yī)療機器人開發(fā)的定制化電池公般。由于醫(yī)療機器人體積小万搔，需要的電池體積更小，目前只有3D打印技術(shù)能夠解決這種三維尺寸小于4毫米的電池一體化制造及封裝難題官帘∷脖ⅲ”高能數(shù)造（西安）技術(shù)有限公司首席運營官令旗告訴《瞭望東方周刊》。據(jù)介紹刽虹，該公司還制作過一款體積小酗捌、續(xù)航久、放電倍率高的微型電池涌哲。借助這種3D打印電池的幫助胖缤，膠囊機器人可對人體消化道內(nèi)部細節(jié)進行視頻觀測，為醫(yī)生診斷提供更加可靠細致的信息阀圾。在安徽哪廓，合肥悠遙科技公司的輕型電動汽車——XEV-YOYO，是全球第一款車身內(nèi)外飾件都使用3D打印技術(shù)量產(chǎn)的電動汽車初烘；洛陽龍門石窟里涡真，借助數(shù)字化3D打印技術(shù)，一尊流散百年的無量壽佛實現(xiàn)了“身首合璧”貌授；為了讓更多人了解山東省省級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護項目萊西木偶戲吟因，萊西木偶戲第五代傳承人姜玉濤運用3D打印制作木偶內(nèi)部機關(guān)軸承，提升了木偶表演的難度和視覺效果……2月13日衡孽，山東青島城市傳媒廣場云岡石窟藝術(shù)館，3D打印的云岡石窟第3窟警综，9.93米的主佛阿彌陀佛造像面部圓潤豐滿谨寂，神態(tài)超然3D打印已經(jīng)成為人們身邊的高科技，進入尋常百姓家呵寂，改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/span>
顛覆傳統(tǒng)制造
在2023中關(guān)村論壇展覽會的重慶展區(qū)內(nèi)脆携，一臺3D打印設(shè)備引來群眾紛紛駐足。
這臺可實現(xiàn)2微米超高精度3D打印的精密設(shè)備豌魏，來自重慶摩方精密科技股份有限公司瞭核。
據(jù)了解，該款3D打印設(shè)備采用了面投影微立體光刻技術(shù)唉私，使用了高精度紫外光刻投影系統(tǒng)——將需打印的模型分層投影至樹脂液面绎蒙，即可快速微立體成型，實現(xiàn)從數(shù)字模型加工成三維復(fù)雜的工業(yè)樣件捻爷。
與傳統(tǒng)打印技術(shù)相比辈灼， 3D打印因有立體構(gòu)型份企，需事先用計算機輔助設(shè)計軟件創(chuàng)建三維模型，然后把原料裝入機身巡莹，通過計算機控制司志，用激光注射器將原料一層一層累積起來，把計算機上的藍圖變成實物降宅。整個過程中骂远，計算機會自動計算每個步驟的尺寸和位置，確保制造之物的精準腰根。
“3D打印技術(shù)相對于傳統(tǒng)的制造技術(shù)激才，其突出的優(yōu)勢是不需要模板，可以直接通過打印機進行逐層打印堆疊唠雕，從而實現(xiàn)制造贸营。” 張亞梅告訴《瞭望東方周刊》岩睁，這種先進的工藝钞脂，對于各種異形構(gòu)件或者器件的生產(chǎn)而言，優(yōu)勢尤為明顯湖生。
“首先是不需要模板狡煎，實現(xiàn)了設(shè)計的自由；其次是可以直接打印澳敞，既節(jié)省了模板材料瞧纹，也節(jié)省了人工，提高了制造效率宴宠“娜” 張亞梅稱，目前碾危，全球范圍都存在制造工人短缺的問題乎渊，而3D打印制造技術(shù)很好地解決了這一社會性難題。
“購入3D打印機后丛铅，以前需要六萬元購買的機器配件崩蚀，現(xiàn)在幾百元就可以打印出來∪琅浚”走進億滋（蘇州）食品有限公司的燈塔工廠涎拉，廠長李云龍對《瞭望東方周刊》說，以前論件買零件的圆，現(xiàn)在按斤買塑料線鼓拧，工廠已節(jié)省了數(shù)百萬元（人民幣）。
“傳統(tǒng)的烘焙類產(chǎn)品，人們都是用手工制作』倏荩現(xiàn)在慈缔，我們可以通過數(shù)字化方式將其呈現(xiàn)≈致辏”李景元表示藐鹤，一臺食品3D打印機可以做20多種不同類型食品——把食材配方做成打印“墨水”，輸入食譜赂韵，按下按鈕娱节，余下的烹制可以全交給程序。
據(jù)李景元介紹祭示，食品3D打印機工作的原理是將原材料通過一定的溫度融化肄满，利用高通量3D打印噴嘴從底部開始一層層堆積成型，實現(xiàn)高立體效果质涛。食品3D打印機可打印出消費者喜歡的不同形態(tài)產(chǎn)品拭兢，不僅方便快捷，還能實現(xiàn)自定義個性化操作胯炊。
3D打印技術(shù)為低成本孟掺、高效率地制造具有獨特結(jié)構(gòu)和高性能的電池，也開辟了新途徑回东∥拱幔“電極生產(chǎn)需要涂布、烘烤成吓、錕壓熙拐、分切、卷繞或疊片等五六個制造環(huán)節(jié)切咸，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多搏翎、能耗高、占地面積大玲崩，且不具備柔性產(chǎn)能吸辽。” 令旗告訴《瞭望東方周刊》婚被，與傳統(tǒng)技術(shù)相比狡忙，他們研發(fā)的全新一代電池3D打印設(shè)備梳虽，可實現(xiàn)10μm級高精度址芯、高設(shè)計自由度的全固態(tài)電池一體化智造。
據(jù)介紹窜觉，該款設(shè)備具有廣泛的材料適配性谷炸，無需特殊改性調(diào)整，即可直接使用不同材料實現(xiàn)電池的一體化制造禀挫，可為電動汽車旬陡、電動航空拓颓、智能穿戴設(shè)備等領(lǐng)域提供更優(yōu)質(zhì)的電池產(chǎn)品。
“和傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比描孟，3D 打印給電池制造帶來的優(yōu)勢包括流程更加快速簡單驶睦、成本更加低廉、可定制匿醒、更智能场航、更安全。尤其值得一提的是抢妈，通過3D 打印一體化完成復(fù)雜電極結(jié)構(gòu)的制備呼笨，還能實現(xiàn)低污染和低能耗∑芾”令旗說肪吁。
瓶頸亟待突破
我國高度重視3D打印技術(shù)發(fā)展。
2021年3月肥寺，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》發(fā)布获踏，明確發(fā)展增材制造在制造業(yè)核心競爭力提升與智能制造技術(shù)發(fā)展方面的重要性，將增材制造作為未來規(guī)劃發(fā)展的重要領(lǐng)域癣偶。
在地方政策層面噪旭，廣東、江蘇恃楔、重慶垢蔑、浙江、山東涡写、上海菩擦、陜西等多地政府都在政策文件中明確了增材制造在整體高端制造業(yè)發(fā)展中的重要地位。
在政策的助推下搅窿，國產(chǎn)3D打印機不斷涌現(xiàn)嘁酿，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用迅速擴大。
中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書處郭丹表示男应，盡管全球風(fēng)投機構(gòu)的投資動作不斷放緩闹司，但國內(nèi)機構(gòu)對于3D打印產(chǎn)業(yè)的投資仍保持平穩(wěn)增長。
郭丹說沐飘，2022年游桩，我國3D打印企業(yè)融資總額達到64億元，相比2021年的48億元增長了33%耐朴。
中國工程院院士借卧、西安交通大學(xué)機械學(xué)院原院長盧秉恒教授被稱為“中國3D打印之父”。他認為，中國3D打印技術(shù)的科研水平已居世界前列铐刘，但在工藝裝備陪每、工程應(yīng)用方面還有很大的發(fā)展空間。為此镰吵，中國3D打印技術(shù)需要制定技術(shù)發(fā)展路線圖檩禾，規(guī)劃基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)化旁班、工程應(yīng)用的發(fā)展路線钟唯，從而使其真正產(chǎn)業(yè)化。
盧秉恒表示市缠，3D打印技術(shù)為高端制造提供了新路徑焚痰。萬物皆可3D打印，要合理地運用不同的制造方式羔辉，發(fā)揮各自優(yōu)勢來進行產(chǎn)品生產(chǎn)盯萄。
3D打印的發(fā)展尚存在一些瓶頸。
“在一些領(lǐng)域睁衰，尚需加強增強工藝與3D打印工藝的協(xié)同用牲。但實際上，協(xié)同并不容易蝴趾，有些增強措施會干擾打印過程勋酿。” 張亞梅對《瞭望東方周刊》舉例道愿味，在3D打印建筑領(lǐng)域博个，鋼筋增強3D打印混凝土就存在明顯的問題，打印出的產(chǎn)品性能遠不如傳統(tǒng)方式生產(chǎn)的鋼筋增強混凝土功偿。
此外盆佣，由于3D打印采用的是層層堆疊的建造方式，界面問題成為一個普遍難題械荷。
“雖然技術(shù)上有解決界面問題的策略共耍，但大尺寸打印時，往往問題較為復(fù)雜吨瞎，還需要從材料痹兜、工藝等方面系統(tǒng)解決〔鳎” 張亞梅說字旭。
在應(yīng)用過程中，3D打印技術(shù)如何做好知識產(chǎn)權(quán)保護着绊，也備受關(guān)注谐算。對此，北京三帝科技股份有限公司創(chuàng)始人归露、董事長宗貴升在2023中國經(jīng)濟傳媒大會上提出了兩個建議：一是通過融合區(qū)塊鏈技術(shù)的方式進行保護佳抗；二是在法律上對原創(chuàng)的知識產(chǎn)權(quán)申請專利保護。
“隨著3D打印技術(shù)成本的逐步下降种烫，不少3D打印產(chǎn)品的價格已經(jīng)接近甚至低于傳統(tǒng)制造的價格灵科。我相信，五年內(nèi)鼻御，3D打印技術(shù)將覆蓋大部分制造領(lǐng)域揭轰。” 李景元表示贰筹，未來少炎， 3D打印技術(shù)將更好地造福人們的生活。
