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3D打印技術:真與假的界線何在?

3D打印技術:真與假的界線何在?

2015/5/18 13:37:32

   

  柔軟濕潤的肺葉,上面還有血管和腫瘤,拿手術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”)制造出來的器官模型,而通過此模型將提高實習醫生的手術技巧。

  3D打印,即快速成型技術的一種,它是一種以數字模型文件為基礎,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造物體的技術。在發展初期,常用在模具制造、工業設計等領域來制造模型,隨著技術的不斷完善,逐漸應用于一些產品零部件的直接制造。

  由于3D打印技術可以大幅提高生產效率,并且精度極高,許多精密零部件均可以通過3D打印技術來縮短生產時間,世界多數國家對3D打印技術均逐漸加大了研發力度。許多業內人士表示,雖然現階段在某些領域還必須采取傳統方式來制造模具,但3D打印技術將會給傳統成型技術與制造業帶來巨大的沖擊是毋庸置疑的,甚至當技術進一步成熟之后,3D打印技術將徹底取代傳統成型技術。

  3D打印在中國的發展

  作為一項可能顛覆傳統成型技術的新型科技成果,我國對3D打印技術一直高度重視。近日,工信部、發改委、財政部更是研究制定了《國家增材制造產業發展推進計劃(2015-2016年)》(以下簡稱《推進計劃》)。根據計劃提出的目標,到2016年,初步建立較為完善的增材制造產業體系,整體技術水平保持與國際同步。

  根據《推進計劃》要求,在產業化方面,3D打印產業銷售收入要實現年均增速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。而在行業應用上,3D打印要成為航空航天等高端裝備制造及修復領域的重要技術手段,初步成為產品研發設計、創新創意及個性化產品的實現手段,以及新藥研發、臨床診斷與治療的工具,在全國形成一批應用示范中心或基地。

  石家莊科學技術研究所研究員胡偉在接受《中國產經新聞》記者采訪時表示,“由于可以被廣泛應用于軍工、醫療等重要領域之中,我國3D打印技術的研發一直廣受重視。而此次提出"推進計劃"更是彰顯了國家大力發展增材制造產業的決心?!?/p>

  相對于發達國家而言,3D打印技術在我國發展時間較短,許多核心技術還掌握在國外企業之中。此外,3D打印技術對于材料的要求非常嚴格,一直被人們稱為3D打印技術的瓶頸之一。

  胡偉告訴記者,根據《推進計劃》的發展規劃,國家鼓勵優勢材料生產企業從事3D打印專用材料研發和生產,并且針對軍工、醫療等行業需求的特殊材料進行集中攻關,力求到2016年,基本實現鈦合金、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,滿足產業發展和應用的需求。

  此外,《推進計劃》還建議增材技術企業集合力量,形成一批研發應用示范中心或基地。根據記者了解,珠海、青島等地已開始興建3D打印產業園,并將其作為新興產業重點發展方向。這種有規模的集群式發展,無論是在技術研發還是在銷售上都將非常有利。

  困難與優勢

  雖然3D打印技術已經被廣泛應用于各個領域,但其優勢與劣勢均非常明顯。對于3D打印技術可能將會取代傳統成型技術,胡偉告訴記者,至少在短時間內不太可能實現。

  胡偉表示,在面對成型結構復雜的時候,3D打印技術優勢明顯,由于所有制造流程都是通過電腦預先設置好的,也就是說只要設置不出問題,3D打印機將會一絲不茍地將所需要制造的物品打印出來。而傳統成型技術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打印技術節省材料,由于是一體成型,避免了傳統成型技術中需要切割、拋光等流程,從而節省了材料,對于某些需要特定生產的產品來說,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,傳統行業生產一個模具,可能需要經過選料、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,我們只要選好材料,設定好圖紙,按下開始鍵就可以悠閑地去喝杯咖啡,看看足球了。

  而與傳統成型技術相比,3D打印技術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打印很難實現將目前各種材料配合,從而導致打印的成品脆性大等缺點。

  此外,在進行大規模生產的時候,成本過高。胡偉告訴記者,3D打印技術生產成本成階梯狀,如果生產一個可能成本要遠低于傳統成型技術,生產十個可能成本就已經持平,而如果同樣生產100個產品,3D打印的成本將遠遠超過傳統成型技術,這也是現階段3D打印材料問題無法取得實質突破的必然結果。

  而在民用上,3D打印那高不可攀的價格也是叫人望而卻步。北京齒杭科技發展有限公司銷售部主任李迋生在接受《中國產經新聞》記者采訪時表示,“3D打印技術從研發初期就不是面對民用的,現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>

  而讓業內人士擔憂的是,國內熱潮迅速涌向相對技術含量不高的桌面級市場,并不是個好現象。桌面級市場這幾年發展快,因為技術是開源的,隨便幾個人從網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。并且這些企業的大量出現,也直接拉低了3D打印行業的技術門檻,且行業中價格競爭明顯。

  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。而在工業級應用上,雖然其單個模塊打印速度非??烨页杀据^低,但在面對批量生產上3D打印技術無法與規?;膫鹘y成型技術相比。在材料與成本無法得到解決的現階段,3D打印技術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,數棟使用3D打印技術建造的建筑亮相蘇州工業園區。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。

  房子所有企業負責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,且節約建筑材料30%到60%,工期縮短50%到70%,節約人工50%到80%,建筑成本可至少節省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,國外一些國家已經有針對3D打印技術的專項法規,而在我國還是空白。如果想要3D打印技術在我國可以健康有序地發展,在投入大量資金和力量進行研發的同時,專項法規也一定要跟上,不然可能搬起石頭砸自己的腳。(轉載)

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