神奇的3D打印技術

最近，“三維（3D）打印”一詞持續升溫，不斷涌向各大IT門戶網站，歐美國家更有專家認為這項技術代表著制造業發展的新趨勢。美國《時代》周刊已將3D打印產業列為“美國十大增長最快的工業”，英國《經濟學人》雜志則認為，3D打印產業將與其他數字化生產模式一起推動實現新的工業革命。從實際應用上來說，用3D打印技術進行機械制造已經成為激動人心的現實。實際上，16名比利時工程師近日就利用3D打印機制造了一輛全尺寸賽車，并完成測試。

新型技術 幻象成真

美國科幻作家羅伯特·希克利曾經描寫過關于“萬能制造機”的場景。這是一臺奇特的大機器，機身上雜亂地安裝著刻度盤、小燈和各種指示表。故事的主角之一阿諾爾德站在機器前，按下按鈕，對它響亮而清楚地說：“我要硬鋁螺帽，直徑為4英寸。”接到指令，機器發出低沉的轟鳴聲，燈光閃爍，閘板緩緩打開，眼前赫然出現了一顆閃光發亮已經制好的螺帽。

也許羅伯特沒有想到如今一臺3D打印機已經將他書中的幻境變為現實，那么什么是3D打印機呢？我們日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設計的平面物品，而所謂的3D打印機與普通打印機的工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，打印機與電腦連接后，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。通俗地說，3D打印機是可以“打印”出真實的3D物體的一種設備，比如打印一個機器人、一個玩具車，打印各種模型，甚至是食物等等。

前景廣闊 問題猶存

在3D打印技術可以打印器官、汽車、飛機的今天，它還在創造無限的可能。著名的《經濟學人》雜志最近描述了3D打印技術的前景是一種新型的生產方式，能夠促成新的工業革命。3D打印技術將來會促進傳統的設計和制造模式，只是如今還沒有大范圍地推廣和應用。隨著3D打印技術的成熟和社會的發展，制造業的跨越式發展指日可待。

首先，3D打印技術可以加工傳統方法難以制造的零件。過去傳統的制造方法就是一個毛坯，把不需要的地方切除掉，是多維加工的，或者采用磨具，把金屬和塑料熔化灌進去得到這樣的零件，這樣對復雜的零部件來說，加工起來非常困難。立體打印技術對于復雜零部件而言具有極大的優勢，立體打印技術可以打印非常復雜的東西。其次，實現了首件的凈型成形，這樣后期輔助加工量大大減小，避免了委外加工的數據泄密和時間跨度，尤其適合一些高保密性的行業，如軍工、核電領域。再次，由于制造準備和數據轉換的時間大幅減少，使得單件試制、小批量出產的周期和成本降低，特別適合新產品的開發和單件小批量零件的出產。

這些速度快、高易用性等優勢使得3D打印成為一種潮流，并且在很多領域得到了應用。如今3D打印機已經在建筑設計、醫療輔助、工業模型、復雜結構、零配件、動漫模型等領域都已經有了一定程度的應用。尤其在飛機、核電和火電等使用重型機械、高端精密機械的行業中，3D打印技術“打印”的產品是自然無縫連接的，結構之間的穩固性和連接強度要遠遠高于傳統方法。

成就顯赫 仍待發展

美國的3D打印技術起步較早，目前這項技術在美國已經實現了產業化，目前全球的兩家3D打印機制造巨頭，分別是Stratasys和3D Systems，均已在美國納斯達克上市。近日，美國國家增材制造創新學會開始投入了7000萬美元，希望能把3D打印技術推廣到過去未曾涉足的新領域中。其他國家也加緊了研究3D打印技術的步伐，并取得了巨大的成果。

美國在科研方面仍居于領先地位，但我國的西安交大、清華大學等也有著頂尖的實力，只是在商業化層面不如美國公司做得那么強。