可以想象吗?在生活中,我们可以通过3D打印机“打印”出骨骼和外骨骼(一种能够为柔软器官提供保护的坚硬外部结构)。这些只能在科幻电影里面出现的事情已经变成了现实。
去年,在费城一家叫做Alfred I.duPont儿童医院里,研究员通过3D打印技术为4岁女孩艾玛制作了手臂机械外骨骼。小艾玛患有先天性关节肌肉神经失调,几乎无法抬起两臂,而现有的辅助器械几乎都是金属的,并且也没有专为儿童设计的小尺寸器械,而在装上通过3D打印技术制作的外骨骼后,小艾玛不仅能提起手臂,还可以自己进食、与同龄人玩耍。
在一些医院中,3D打印已经开始造福于患者,让他们的手术更加简便、安全。科学家们也已经开始借助3D打印技术制造诸如骨骼、皮肤、肌肉和血管片段等简单的活体组织。除此之外,3D打印技术还可以打印飞机、房屋、汽车、牙齿、人体器官,等等。
3D打印机针对专业家庭,而非普通的家庭
3D打印,又叫快速成型、增材制造,属于快速成型技术的一种。中国航空科学和技术国家实验室首席科学家、北京航空航天大学教授王华明介绍说,3D打印是一种数字制造技术,这种技术是将材料逐层往上增加,通过黏结剂把粉末粘在一起或者通过电子激光进行焊接。
3D打印技术的龙头企业——美国Stratasys公司中国区总经理汪祥艮表示,“医疗企业生产产品时,传统的做法是需要进行很多次的开模,花费的时间较长,成本较高,但是用3D打印并不需要多次开模,可以先做一个原型,把设计理念从图纸变成3D打印机可识别的STL(标准三角模式),足不出户就完成了产品的制作。3D打印机的价值在于3D打印出来的原型通过功能性验证,再进行开模,避免数据造成的差错。”汪祥艮说。
3D打印机“走向家庭”肯定是针对有想法和兴趣的专业家庭而不是普通的家庭。
“我相信3D打印机普及之后,人们对3D打印技术的理解会更准确。”汪祥艮说。“例如用3D打印做的防毒面具,除了悬挂的带子,其余的部分都是用3D打印机完成的,面具大概用了6种材料制作。”汪祥艮一边演示一边讲解着,“像这类产品,大家可能有个疑问,3D打印做出来的东西是不是终端产品?答案是可以做终端产品的,但是3D打印的主要用途不是做终端产品的。比如说用3D打印机打印的电吹风,可以作为终端产品,但是在市场上买价格相对贵些。”
汪祥艮还说:“3D打印技术走向家庭首先需要明白3D打印真正的用途。有一些家庭或者个人,比如说从事专业设计,可以用3D打印机将自己简单的想法做出来,变成一个实体的东西。学生们的创新创意可以通过3D打印机打印出成品,这有利于科普教育的发展。” “未来,像现在路边的快印店一样,大街上一定会出现很多提供3D打印服务的便利店,类似于柯达冲印店、惠普冲印店等。”汪祥艮说,“惠普下属的喀嚓鱼网站通过在线的方式在网上进行交易打印照片。3D打印完全可以走这条路线。人们要打印东西不一定需要去专门的3D打印公司,在线就可以完成。”
目前国内出现了价格在几千元上下的3D打印机,而且在京东、淘宝网都可以买到。MakerBot公司的3D打印机大概1000~2000美金,复杂一点的4000美金左右,可以在线购买。在网站上可以提供软件,还可提供让你用3D打印机打印的文件,满足用户DIY的需求。
3D打印融合传统产业更好服务生活
据汪祥艮介绍,Stratasys公司生产的照相机photos900,里面有20%的零件是用3D打印机做出来的,这既是3D打印设备,同时又是应用案例。据了解,上海世博会上,湖北馆的造型设计里有很多曲面的设计,里面的建筑模型都是用3D打印技术完成的。汪祥艮说:“比如说机加工里很多结构现在可能做不出来,有些很复杂的曲面在机械设计中或是变成平面,或是变成三角面,很难做成曲面的东西出来,而3D打印可以解决以上问题。”
尽管大多数人对3D打印的理解还停留在打印一些玩具、模型等,甚至还有人对3D打印技术有所怀疑。但必须正视,3D打印技术即将让我们的生产生活方式发生巨大改变。
英国《经济学人》杂志刊登的一篇题为《3D打印如何改变世界》的文章介绍说,3D打印技术将使单品制造几乎和大规模生产一样便宜,影响堪与当年工厂的出现相提并论。麦肯锡全球资深董事合伙人华强森在2013中关村论坛年会指出,3D打印技术是具有影响力的10大前沿性技术之一,与其他技术和材料结合完全改变了大家传统的思维模式,而且这一技术对制造行业会产生非常重大的影响。
“3D打印机的优点在于可以打印出任何有想法的东西,而不受工艺的影响。只要你想出来,3D打印机就可以帮助你做出来。”汪祥艮说。
中国3D打印技术产业联盟首席执行官罗军解释说:“3D打印技术擅长解决个性化、复杂化、高难度的生产技术,而传统制造业则擅长批量化和规模化。彼此之间优劣态势正好形成互补关系,而不是谁替代谁的关系。所以3D打印技术本身不是要取代传统制造业,也不能取代传统制造业。”
谁阻碍了3D打印的普及
“3D打印的普及目前还有两个难点,一个是材料的成本及种类,另外一个是消费者的认知。”耿锋说。
罗军亦认为,3D打印技术产业化的核心和难点是实现技术与市场的结合,使更多的用户使用这项技术。“打开应用市场,材料是核心。既然要产业化,就要涉及不同的行业、不同的领域,这就必然需要对材料多样化进行严格的要求,涉及的行业才会越来越广,进而形成一个产业。”汪祥艮说。 据汪祥艮介绍,Stratasys公司在5年前只有十几种材料,经过3~5年的研发,现在已有120多种材料。材料快速发展的原因主要是基于不同行业用户的需求,根据这些客户诉求促使其不断研发,令材料和应用相辅相成。“现在一部分人认为3D打印技术在未来会对传统制造业有一定影响,所以地方政府很关注3D打印技术。我不认为3D打印技术可以直接创造经济效益,更多的是要关注3D打印对知识技能的传播、技术的研发的影响,转化为产业化应用还是有一段路要走的。”
盘点3D打印的那些新奇事儿
3D打印声音:2013年11月7日,在伦敦3D展览上,法国数字艺术家Gilles Azzaro展出3D声纹“新的工业革命”。在整个39秒的录音中,一个同步的激光束扫描要打印声音的浮雕原模,为每一个声音和细微差别标记准确的位置,通过合作设计师Patrick SARRAN的桌面3D打印机打印雕塑。
世界第一支3D打印金属枪:2013年11月6日,3D打印公司Solid Concepts公司采用激光烧结工艺用金属粉末制造了世界上第一支3D打印M1911金属枪。这把M1911已经成功进行了50次射击,Solid Concepts公司是唯一拥有联邦枪械许可证(FFL)的3D打印服务供应商。现在,如果符合条件的客户需要定制一把独特的枪械部件,该公司可以5天内交货。
用故人的骨灰来3D打印纪念人像:用骨灰来制作人体雕像,不仅可以让亲人更好地进行缅怀,而且还可以节省很多的安葬费用,更节省了宝贵的土地资源。在技术上实现也不困难,现在多采用的是SLS技术,材料是在骨灰中参入粘合剂。
可以代替公交卡的3D打印智能指环:经常坐地铁和公交的话,办一张公交卡可以省去找零钱的烦恼,也增加了找卡的烦恼,尤其是对那些不喜欢整理东西的人来说,如果急着赶车,很容易手忙脚乱,找不到公交卡。这款3D打印的智能指环,用来代替普通的公交卡,使用时戴在手指上,在地铁入口处刷一下就可以进站。
3D打印的奇特牙刷:这种牙刷可以六秒钟深度清洁牙齿,这款3D打印牙刷由橡胶的牙套和鬃毛一般的细刷组成,使用时也不需要拿着它做出“刷”这个动作,只需轻轻咬合然后再放开,这样快速做10到15次,就可以完成完成牙齿的清洁工作。
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