3D打印技術(shù):真與假的界線何在?
柔軟濕潤的肺葉,上面還有血管和腫瘤,拿手術(shù)刀切下去還會流出血液,不過不要以為這是真正的肺葉,這只是日本千葉縣的Fasotec公司利用增材制造(即“3D打印技術(shù)”)制造出來的器官模型,而通過此模型將提高實習(xí)醫(yī)生的手術(shù)技巧。
3D打印,即快速成型技術(shù)的一種,它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。在發(fā)展初期,常用在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域來制造模型,隨著技術(shù)的不斷完善,逐漸應(yīng)用于一些產(chǎn)品零部件的直接制造。
由于3D打印技術(shù)可以大幅提高生產(chǎn)效率,并且精度極高,許多精密零部件均可以通過3D打印技術(shù)來縮短生產(chǎn)時間,世界多數(shù)國家對3D打印技術(shù)均逐漸加大了研發(fā)力度。許多業(yè)內(nèi)人士表示,雖然現(xiàn)階段在某些領(lǐng)域還必須采取傳統(tǒng)方式來制造模具,但3D打印技術(shù)將會給傳統(tǒng)成型技術(shù)與制造業(yè)帶來巨大的沖擊是毋庸置疑的,甚至當(dāng)技術(shù)進一步成熟之后,3D打印技術(shù)將徹底取代傳統(tǒng)成型技術(shù)。
3D打印在中國的發(fā)展
作為一項可能顛覆傳統(tǒng)成型技術(shù)的新型科技成果,我國對3D打印技術(shù)一直高度重視。近日,工信部、發(fā)改委、財政部更是研究制定了《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃(2015-2016年)》(以下簡稱《推進計劃》)。根據(jù)計劃提出的目標(biāo),到2016年,初步建立較為完善的增材制造產(chǎn)業(yè)體系,整體技術(shù)水平保持與國際同步。
根據(jù)《推進計劃》要求,在產(chǎn)業(yè)化方面,3D打印產(chǎn)業(yè)銷售收入要實現(xiàn)年均增速30%以上的快速增長,形成兩三家具有較強國際競爭力的3D打印企業(yè)。而在行業(yè)應(yīng)用上,3D打印要成為航空航天等高端裝備制造及修復(fù)領(lǐng)域的重要技術(shù)手段,初步成為產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、創(chuàng)新創(chuàng)意及個性化產(chǎn)品的實現(xiàn)手段,以及新藥研發(fā)、臨床診斷與治療的工具,在全國形成一批應(yīng)用示范中心或基地。
石家莊科學(xué)技術(shù)研究所研究員胡偉在接受《中國產(chǎn)經(jīng)新聞》記者采訪時表示,“由于可以被廣泛應(yīng)用于軍工、醫(yī)療等重要領(lǐng)域之中,我國3D打印技術(shù)的研發(fā)一直廣受重視。而此次提出"推進計劃"更是彰顯了國家大力發(fā)展增材制造產(chǎn)業(yè)的決心。”
相對于發(fā)達國家而言,3D打印技術(shù)在我國發(fā)展時間較短,許多核心技術(shù)還掌握在國外企業(yè)之中。此外,3D打印技術(shù)對于材料的要求非常嚴(yán)格,一直被人們稱為3D打印技術(shù)的瓶頸之一。
胡偉告訴記者,根據(jù)《推進計劃》的發(fā)展規(guī)劃,國家鼓勵優(yōu)勢材料生產(chǎn)企業(yè)從事3D打印專用材料研發(fā)和生產(chǎn),并且針對軍工、醫(yī)療等行業(yè)需求的特殊材料進行集中攻關(guān),力求到2016年,基本實現(xiàn)鈦合金、高強鋼、部分耐高溫高強度工程塑料等專用材料的自主生產(chǎn),滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應(yīng)用的需求。
此外,《推進計劃》還建議增材技術(shù)企業(yè)集合力量,形成一批研發(fā)應(yīng)用示范中心或基地。根據(jù)記者了解,珠海、青島等地已開始興建3D打印產(chǎn)業(yè)園,并將其作為新興產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。這種有規(guī)模的集群式發(fā)展,無論是在技術(shù)研發(fā)還是在銷售上都將非常有利。
困難與優(yōu)勢
雖然3D打印技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,但其優(yōu)勢與劣勢均非常明顯。對于3D打印技術(shù)可能將會取代傳統(tǒng)成型技術(shù),胡偉告訴記者,至少在短時間內(nèi)不太可能實現(xiàn)。
胡偉表示,在面對成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的時候,3D打印技術(shù)優(yōu)勢明顯,由于所有制造流程都是通過電腦預(yù)先設(shè)置好的,也就是說只要設(shè)置不出問題,3D打印機將會一絲不茍地將所需要制造的物品打印出來。而傳統(tǒng)成型技術(shù)由于需要頻繁的人工操作,誤差在所難免,而對于許多精密零件來說,0.1毫米的誤差可能都是不合格的。
另外,3D打印技術(shù)節(jié)省材料,由于是一體成型,避免了傳統(tǒng)成型技術(shù)中需要切割、拋光等流程,從而節(jié)省了材料,對于某些需要特定生產(chǎn)的產(chǎn)品來說,則大幅降低了成本。而最主要的就是對于人工和時間的成本大大降低,設(shè)置好了一切,員工就可以去做其他事情,而不用浪費時間去等待。
比如,傳統(tǒng)行業(yè)生產(chǎn)一個模具,可能需要經(jīng)過選料、切割、拋光、沖壓等一系列流程,而在這些過程中只要出現(xiàn)一點錯誤,整個料就浪費了,需要從頭再來。而使用3D打印技術(shù),我們只要選好材料,設(shè)定好圖紙,按下開始鍵就可以悠閑地去喝杯咖啡,看看足球了。
而與傳統(tǒng)成型技術(shù)相比,3D打印技術(shù)的缺點也是非常明顯的。最明顯的缺點就是不抗摔。3D打印目前比較常用的是高分子材料,而每種材料都有自己的熔點以及流體等各種性能,3D打印很難實現(xiàn)將目前各種材料配合,從而導(dǎo)致打印的成品脆性大等缺點。
此外,在進行大規(guī)模生產(chǎn)的時候,成本過高。胡偉告訴記者,3D打印技術(shù)生產(chǎn)成本成階梯狀,如果生產(chǎn)一個可能成本要遠低于傳統(tǒng)成型技術(shù),生產(chǎn)十個可能成本就已經(jīng)持平,而如果同樣生產(chǎn)100個產(chǎn)品,3D打印的成本將遠遠超過傳統(tǒng)成型技術(shù),這也是現(xiàn)階段3D打印材料問題無法取得實質(zhì)突破的必然結(jié)果。
而在民用上,3D打印那高不可攀的價格也是叫人望而卻步。北京齒杭科技發(fā)展有限公司銷售部主任李迋生在接受《中國產(chǎn)經(jīng)新聞》記者采訪時表示,“3D打印技術(shù)從研發(fā)初期就不是面對民用的,現(xiàn)在雖然淘寶上許多所謂的"3D打印機"價格非常便宜,但其功能和打印范圍也非常有限,不能稱為真正的3D打印機?!?/p>
而讓業(yè)內(nèi)人士擔(dān)憂的是,國內(nèi)熱潮迅速涌向相對技術(shù)含量不高的桌面級市場,并不是個好現(xiàn)象。桌面級市場這幾年發(fā)展快,因為技術(shù)是開源的,隨便幾個人從網(wǎng)上下些東西就可以做出來,做的人很多,但是熱潮一過,做桌面級的就會比較迷茫。并且這些企業(yè)的大量出現(xiàn),也直接拉低了3D打印行業(yè)的技術(shù)門檻,且行業(yè)中價格競爭明顯。
李迋生表示,如果是真正意義上的民用3D打印機,價格也大多在2000美元左右,這對于大多數(shù)家庭來說可能是一筆并不值得付出的錢,畢竟只能打印個小桌子小椅子,時間長了可能會失去興趣。而在工業(yè)級應(yīng)用上,雖然其單個模塊打印速度非??烨页杀据^低,但在面對批量生產(chǎn)上3D打印技術(shù)無法與規(guī)?;膫鹘y(tǒng)成型技術(shù)相比。在材料與成本無法得到解決的現(xiàn)階段,3D打印技術(shù)處于一個尷尬的境地中。
倫理與道德
如果是3D打印的房屋,你敢不敢住,如果在5年前可能許多人都嗤之以鼻,但是在房價高企的今天,購房成本便宜一半似乎更有吸引力。
在今年年初,數(shù)棟使用3D打印技術(shù)建造的建筑亮相蘇州工業(yè)園區(qū)。這批建筑包括一棟面積約1100平米的別墅、一棟5層居民樓和一棟簡易展廳等,建筑的墻體由大型3D打印機噴繪而成,而使用的“油墨”則是由少量鋼筋、水泥和建筑垃圾制成。
房子所有企業(yè)負責(zé)人在接受媒體采訪時表示,建造這些3D打印的房屋僅僅需要1個月左右的時間,且節(jié)約建筑材料30%到60%,工期縮短50%到70%,節(jié)約人工50%到80%,建筑成本可至少節(jié)省50%,并且防震效果和保溫效果都會增強。
許多3D打印愛好者和買不起房的人均躍躍欲試,但大多由于材料質(zhì)量不合格等原因沒有成功。胡偉表示,3D打印可以提供給我們各種便利,但同時也帶給我們看不到的風(fēng)險。
去年,國外就有人通過3D打印成功打印出槍支,并且試射成功。而許多不法分子也通過3D打印制作出極為精致的人皮面具,進行不法活動。
胡偉告訴記者,國外一些國家已經(jīng)有針對3D打印技術(shù)的專項法規(guī),而在我國還是空白。如果想要3D打印技術(shù)在我國可以健康有序地發(fā)展,在投入大量資金和力量進行研發(fā)的同時,專項法規(guī)也一定要跟上,不然可能搬起石頭砸自己的腳。(轉(zhuǎn)載)
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