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致敬将席卷全球的3D打印时代

2019/04/11 来源:金昌信息港

导读

近上关于各大互联公司对于3D技术进行再研发的消息一浪追一浪,层出不穷。就连美国总统奥巴马都在近美国华盛顿白宫举行的科技展上使用9岁男孩发

近上关于各大互联公司对于3D技术进行再研发的消息一浪追一浪,层出不穷。就连美国总统奥巴马都在近美国华盛顿白宫举行的科技展上使用9岁男孩发明的3D打印泡泡棒吹泡泡,引起大众对3D的关注。

提起3D我们非常熟悉,从上学时候所学习的长、宽、高,X轴Y轴Z轴所代表的三维立体,到英语中所学的Three Dimensions(三维),但今天所说的此3D非彼3D,今天要说的是3D打印技术,是近很多互联公司包括美国总统在内都在关注的3D打印技术。其实早在19世纪末美国就出现了3D打印的核心思想,在20世界80年代3D打印得以发展和推广,发展到今天3D技术概念虽然已经得到普及,但由于成本较高,技术受限,缺乏科研人才等原因3D打印产品还没有得到普及。纵观3D打印技术的发展史,得出的结论正如中国物联校企联盟所说,3D打印是“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场。经过一个多世纪的发展,技术越来越成熟,概念也得到普及,产品种类涉及各大的领域,MarketsandMarkets发布报告显示:预计2022年底全球3D打印市场将达到300亿美元,这让我们有理由相信未来3D打印产品将席卷全球乙烷批发

那么3D打印技术是如何完成打印工作的呢,它和普通的打印机又有什么不同呢?3D打印技术和普通打印机的不同的是3D打印机可以在电脑上涉及三维模型,再与互联的现代数字化平台相互配合完成模型输出。整个过程就是一个“总—分—总”的过程:首先需要运用电脑建模软件建立所需要打印的模型,用平面的电脑显示器建出立体模型,这模型已经达到用电脑建立模型所能达到的维度,互联数字化平台会分析计算出打印模型所需的所有横截面数字信息,然后打印机根据读取到的横截面信息选择用相对应形状((液体状、粉状或片状))的材料,将这些截面逐层地打印出来,将这些截面根据模型黏贴成所需打印的实物,并且是按照需求使用材料,不会产生边角料的浪费。由它的工作原理可以看出,没有3D打印不出来的东西,只有人类建立不出的模型,站在这个角度不得不说这是一项伟大的发明。

全球的信息技术研究和顾问公司Gartner近公布了一份数据:65%的供应链专家正在使用3D打印技术或者将在未来两年内进行3D打印投资。GE斥资4亿美元打造3D打印中心,被称作“第四次工业革命”的增材制造的3D产品用它的高效率、低成本、“无所不能”的优势征服了供应链专家,相信现在已经涉及到各个领域的3D打印产品未来会普及。

3D打印技术被运用于航空领域

5年前南安普顿大学研发成功全球首架3D打印无人飞机——“SULSA”(南安普敦大学激光烧结飞机),现在已经投入使用,此时在南极帮破冰船导航探索路线。别看它体重仅为3公斤,翼展2米,但时速可达到每小时161公里,价值64360元。它的主体部分使用EOS EOSINT P730尼龙激光烧结机层层打印的技术打印出塑料或者金属结构。从图片看,它的机身没有任何联接部件,因为它采用“卡扣固定”的方式将机体各部分联系在一起的,也就是说它就像拼图一样可以拆可以拼,且不需要任何辅助工具,可在几分钟内完成这架飞机的组装拆卸。这对于传统飞机而言,这架3D无人机携带方便、可重复使用、可快速组装是质的飞越。

作为航空领域的大咖波音公司在3D打印技术方面也有新研究,波音公司利用3D技术将塑料和复合材料作为打印材料来模拟飞机机翼和其他表面的结冰条件,减少了飞机认证过程中的成本。

3D打印技术被运用于医疗

3D打印技术被运用于医疗的例子数不胜数,3D心脏,3D血管,3D头盖骨,3D牙齿等等,4月19日哈尔滨市第五医院神经外科对外公布该院运用3D打印技术对一颅骨骨折患者进行手术治疗获得成功。这是我国首例将3D打印技术运用于复杂的颅内手术获得成功的案例。一周前该患者由于遭遇交通事故造成左额骨粉碎性骨折,主治医生运用3D技术,按照3D打印的步骤1、电脑建模2、数据采集3、制作模型进行了操作,快速准确了解了其颅骨凹陷程度和相关数据,对患者骨折部位进行了手术使头颅快速复位,一周后的复查证实了手术成功。3D打印技术被运用于医疗领域对于医疗事业是一项突破,正如美剧《实习医生格蕾》的剧中医生使用3d打印机打印出整个患癌器官,来判断确定从哪里下手一样,3D打印技术运用在医疗领域打破了过去靠2维图片和医生经验判断患者病情的局面,帮助医生快速地掌握患者的基本情况,对患者更好地进行治疗,对于患者来说可以帮助其打印出缺失的身体“零件”,找回完整的自己,甚至在有些时候可以挽救生命。但对于新兴的技术,3D打印运用于医疗领域,植入人类的身体是否会影响患者身体健康或者带来副作用,这是一个值得关注和思考的问题,但具体的答案是什么还需要时间来检验,我们能做的就是继续观察等待结果。

3D打印技术被运用于建筑领域

近由德国德累斯顿工业大学研发的建筑3D打印技术CONPrint3D在德国国际工程机械展(Bauma 2016)获得Bauma创新奖。该技术直接在建筑上有效打印混凝土,对于这样大型的建筑建设更能体现出它的超快速度,大大缩短工期,提高了建设效率,提升了工人的安全指数,消除了钢筋支架的成本黄金麻价格
,减少了建筑垃圾和模板的浪费,对于建筑造型来更是无所不能,真正做到修筑随心所欲的建筑。这项技术还没有正式投入推广,加州大学洛杉矶分校(UCLA)的一个跨学科的科学家团队将二氧化碳转化为3D打印混凝土的技术已经开始生产,这项技术从一定程度上可以是解决温室效应的办法,变废为宝,让环境更好的研发又增加了人们对3D技术在建筑领域的期待,3D打印建筑技术的推广和应用会对于未来房地产产生巨大影响,随着成本的降低和工期的缩短,未来的房价也会随之变化,让我们拭目以待。

早在2014年我国上海张江高新青浦园区就出现了10栋3D打印的建筑,而让我们惊讶的是打印出如此浩大的10栋房子的工程仅仅用了10小时,而建造这些的材料则是建筑垃圾,打印这样的大工程需要一台大型的打印机,打印机会根据电脑里所设计的模板层层打印叠加喷绘成就了图中“油墨”房子的质感,既环保省时又充满艺术气息。

3D被应用于能源领域

由GE利用3D打印技术开发的一款靠“超临界二氧化碳”来驱动涡轮机,超临界二氧化碳指的是处于非常高的压力之下的高温(达700摄氏度)二氧化碳,这时既不是液体也不是气体的二氧化碳通过涡轮后会冷却,然后再加温让它再次变为“超临界二氧化碳”,以此重复。千万别小看这个只有桌面大小,靠二氧化碳来驱动的涡轮机,它可以为常驻达一万个家庭的小镇发电。如果该项技术得到发展和推广,不仅可以将二氧化碳变废为宝,还可以改变传统发电方式,实现转型发展。

3D打印技术被运用于食品领域

EPSRC食品创新制造中心(CIM)负责人Jennie Lord博士就曾说:“增材制造有可能彻底改变整个星球制造和分配食物的方式。”食物3D打印机的核心就是打印材料的选择,非食品3D打印机材料是塑料,人当然不能吃塑料,所以对于食物3D打印机来说,核心技术是研发出可食用有营养的打印材料。

在西班牙,一家叫自然机器公司已经推出了食物3D打印机,该公司将塑料的打印材料换成了可食用的类似肉纤维的蛋白材料,吃货们可以吃到“3D打印肉”。荷兰瓦赫宁根大学食品加工工程实验室的研究人员与菲仕兰坎皮纳乳品公司也正在合作研发一种方法,用酪蛋白酸钠作为3D打印材料打印出高蛋白乳制品,按照这样的节奏,以后漂洋过海代购回来的荷兰奶粉岂不是有可能是3D打印奶粉?

食物3D打印技术无疑会带来一场人类餐桌的狂欢,因为自古以来民以食为天。食品3D打印技术可以满足吃货们对于DIY食物造型的需求,喜欢吃什么样的造型就建立一个模型,对于耗时比较慢的菜,便更加体现了食物3D打印机的优势,想吃什么层层打印叠加“嗖”的一下,食物就好了,甚至连厨房的工具都看不到,大大提高了人类的生活质量,改变了人类的饮食习惯,厨师该担心未来要下岗了。从社会学的意义上讲,生活垃圾里食品浪费占有很大的比重,食品3D技术可以达到“按需所打”,减少浪费,也解决了粮食短缺的问题。

3D打印食品你敢吃吗?每个新发展的技术取代旧的技术都是需要时间的,但随着科技发展越来越快,人们的观念也随之改变,对于新科技的接受能力也在变强。从理论上说,根据科研人员经过无数次实验研究出的有营养材料,从营养学分析食品3D材料对人体是有益无害的,但从生活实际上说,3D食品还需要经过时间的检验才能得到的答案。

3D打印材料的研发与探索

对于3D打印技术来说,3D打印材料无疑是这项技术的关键,3D打印材料决定着3D打印技术能打出什么产品,适用于哪些领域,是用来吃,还是用来盖房子等等。随着3D打印技术的发展,各个国家的的研究机构都在研究各种3D打印材料液下泵图片
。专注于工业级3D打印领域研发与制造的华曙高科携手巴陵石化共同开发3D打印材料,他们主要研究的材料方向是弹性体粉末材料开发和SLA(光固化快速成型)环氧树脂的开发;加州大学洛杉矶分校在3D打印材料方面也又新突破,他们研制出把Co2变为3D打印材料,该材料可运用于建筑行业;密苏里科技大学(Missouri University of Science and Technology)与霍尼韦尔联邦制造技术(Honeywell Federal Manufacturing  Technologies)公司合作携手研究对基于金属粉末床的选择性激光熔融(SLM)技术进行材料分析,使用金属增材制造,运用可快速融化粉末床上金属颗粒的激光熔融技术,不仅可以限度缩短产品的制造时间,还可以制造出非常精细的金属零件。

我国3D打印技术的发展

中科院重庆绿色智能技术研究院4月18日对外宣布,由该院和中科院空间应用工程技术中心共同研制的国内首台空间3D打印机,已经在法国波尔多成功完成抛物线失重飞行试验,实现在微重环境下完成3D打印,这意味着我国首次微重力条件下的3D打印技术取得成功,这也意味着如果微重力条件下实现3D打印的技术运用于空间站,就可在短时间内快速解决空间站的许多问题,例如:宇航员食物的供给问题,空间站硬件设备维护等问题。

3D产品带给我们太多美好的体验,纹身可以是3D的,可以告诉你体重的智能镜是3D的,就连华晨宇演唱会舞台都要设计成3D的,营造“来自火星的”场景,但这些美好体验背后,3D打印技术通过读取数字文件就可以快速复制成型,一旦被不法分子利用盗版会更加猖獗,不利于对知识产权的保护。2013年25岁的德克萨斯大学法律系学生科迪·威尔森首次使用3D打印技术制造出一把手枪,设计图纸发布在自己的站DEFCAD上,仅两天时间下载量就已超过10万次,这个时间引起了美国奥巴马政府的注意,终DEFCAD站关闭相关图纸下载才告一段落。

3D打印技术的发展就和历史的车轮向前发展一样,我们无法阻挡,也正如任何事物都具有两面性一样,在给我们带来方便利益的同时,必然会带来或多或少的弊端,我们能做的就是科学合理地利用3D打印技术,让3D打印技术真正造福于人类,而不是成为不法分子谋取私利的工具,相关的部门应当加强监督管理,制定相关的法律法规来制约不法行为,避免投机倒把事件的发生。让我们,用诚挚的态度致敬即将席卷全球的3D打印时代!以的姿态迎接3D打印时代的到来!(本文作者:王慧)

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