可以想象嗎?在生活中,我們可以通過3D打印機“打印”出骨骼和外骨骼(一種能夠為柔軟器官提供保護的堅硬外部結(jié)構(gòu))。這些只能在科幻電影里面出現(xiàn)的事情已經(jīng)變成了現(xiàn)實。
去年,在費城一家叫做Alfred I.duPont兒童醫(yī)院里,研究員通過3D打印技術(shù)為4歲女孩艾瑪制作了手臂機械外骨骼。小艾瑪患有先天性關(guān)節(jié)肌肉神經(jīng)失調(diào),幾乎無法抬起兩臂,而現(xiàn)有的輔助器械幾乎都是金屬的,并且也沒有專為兒童設(shè)計的小尺寸器械,而在裝上通過3D打印技術(shù)制作的外骨骼后,小艾瑪不僅能提起手臂,還可以自己進食、與同齡人玩耍。
在一些醫(yī)院中,3D打印已經(jīng)開始造福于患者,讓他們的手術(shù)更加簡便、安全??茖W(xué)家們也已經(jīng)開始借助3D打印技術(shù)制造諸如骨骼、皮膚、肌肉和血管片段等簡單的活體組織。除此之外,3D打印技術(shù)還可以打印飛機、房屋、汽車、牙齒、人體器官,等等。
3D打印機針對專業(yè)家庭,而非普通的家庭
3D打印,又叫快速成型、增材制造,屬于快速成型技術(shù)的一種。中國航空科學(xué)和技術(shù)國家實驗室首席科學(xué)家、北京航空航天大學(xué)教授王華明介紹說,3D打印是一種數(shù)字制造技術(shù),這種技術(shù)是將材料逐層往上增加,通過黏結(jié)劑把粉末粘在一起或者通過電子激光進行焊接。
3D打印技術(shù)的龍頭企業(yè)——美國Stratasys公司中國區(qū)總經(jīng)理汪祥艮表示,“醫(yī)療企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品時,傳統(tǒng)的做法是需要進行很多次的開模,花費的時間較長,成本較高,但是用3D打印并不需要多次開模,可以先做一個原型,把設(shè)計理念從圖紙變成3D打印機可識別的STL(標準三角模式),足不出戶就完成了產(chǎn)品的制作。3D打印機的價值在于3D打印出來的原型通過功能性驗證,再進行開模,避免數(shù)據(jù)造成的差錯。”汪祥艮說。
3D打印機“走向家庭”肯定是針對有想法和興趣的專業(yè)家庭而不是普通的家庭。
“我相信3D打印機普及之后,人們對3D打印技術(shù)的理解會更準確。”汪祥艮說。“例如用3D打印做的防毒面具,除了懸掛的帶子,其余的部分都是用3D打印機完成的,面具大概用了6種材料制作。”汪祥艮一邊演示一邊講解著,“像這類產(chǎn)品,大家可能有個疑問,3D打印做出來的東西是不是終端產(chǎn)品?答案是可以做終端產(chǎn)品的,但是3D打印的主要用途不是做終端產(chǎn)品的。比如說用3D打印機打印的電吹風(fēng),可以作為終端產(chǎn)品,但是在市場上買價格相對貴些。”
汪祥艮還說:“3D打印技術(shù)走向家庭首先需要明白3D打印真正的用途。有一些家庭或者個人,比如說從事專業(yè)設(shè)計,可以用3D打印機將自己簡單的想法做出來,變成一個實體的東西。學(xué)生們的創(chuàng)新創(chuàng)意可以通過3D打印機打印出成品,這有利于科普教育的發(fā)展。” “未來,像現(xiàn)在路邊的快印店一樣,大街上一定會出現(xiàn)很多提供3D打印服務(wù)的便利店,類似于柯達沖印店、惠普沖印店等。”汪祥艮說,“惠普下屬的喀嚓魚網(wǎng)站通過在線的方式在網(wǎng)上進行交易打印照片。3D打印完全可以走這條路線。人們要打印東西不一定需要去專門的3D打印公司,在線就可以完成。”
目前國內(nèi)出現(xiàn)了價格在幾千元上下的3D打印機,而且在京東、淘寶網(wǎng)都可以買到。MakerBot公司的3D打印機大概1000~2000美金,復(fù)雜一點的4000美金左右,可以在線購買。在網(wǎng)站上可以提供軟件,還可提供讓你用3D打印機打印的文件,滿足用戶DIY的需求。
3D打印融合傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)更好服務(wù)生活
據(jù)汪祥艮介紹,Stratasys公司生產(chǎn)的照相機photos900,里面有20%的零件是用3D打印機做出來的,這既是3D打印設(shè)備,同時又是應(yīng)用案例。據(jù)了解,上海世博會上,湖北館的造型設(shè)計里有很多曲面的設(shè)計,里面的建筑模型都是用3D打印技術(shù)完成的。汪祥艮說:“比如說機加工里很多結(jié)構(gòu)現(xiàn)在可能做不出來,有些很復(fù)雜的曲面在機械設(shè)計中或是變成平面,或是變成三角面,很難做成曲面的東西出來,而3D打印可以解決以上問題。”
盡管大多數(shù)人對3D打印的理解還停留在打印一些玩具、模型等,甚至還有人對3D打印技術(shù)有所懷疑。但必須正視,3D打印技術(shù)即將讓我們的生產(chǎn)生活方式發(fā)生巨大改變。
英國《經(jīng)濟學(xué)人》雜志刊登的一篇題為《3D打印如何改變世界》的文章介紹說,3D打印技術(shù)將使單品制造幾乎和大規(guī)模生產(chǎn)一樣便宜,影響堪與當(dāng)年工廠的出現(xiàn)相提并論。麥肯錫全球資深董事合伙人華強森在2013中關(guān)村論壇年會指出,3D打印技術(shù)是具有影響力的10大前沿性技術(shù)之一,與其他技術(shù)和材料結(jié)合完全改變了大家傳統(tǒng)的思維模式,而且這一技術(shù)對制造行業(yè)會產(chǎn)生非常重大的影響。
“3D打印機的優(yōu)點在于可以打印出任何有想法的東西,而不受工藝的影響。只要你想出來,3D打印機就可以幫助你做出來。”汪祥艮說。
中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席執(zhí)行官羅軍解釋說:“3D打印技術(shù)擅長解決個性化、復(fù)雜化、高難度的生產(chǎn)技術(shù),而傳統(tǒng)制造業(yè)則擅長批量化和規(guī)?;?。彼此之間優(yōu)劣態(tài)勢正好形成互補關(guān)系,而不是誰替代誰的關(guān)系。所以3D打印技術(shù)本身不是要取代傳統(tǒng)制造業(yè),也不能取代傳統(tǒng)制造業(yè)。”
誰阻礙了3D打印的普及
“3D打印的普及目前還有兩個難點,一個是材料的成本及種類,另外一個是消費者的認知。”耿鋒說。
羅軍亦認為,3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的核心和難點是實現(xiàn)技術(shù)與市場的結(jié)合,使更多的用戶使用這項技術(shù)。“打開應(yīng)用市場,材料是核心。既然要產(chǎn)業(yè)化,就要涉及不同的行業(yè)、不同的領(lǐng)域,這就必然需要對材料多樣化進行嚴格的要求,涉及的行業(yè)才會越來越廣,進而形成一個產(chǎn)業(yè)。”汪祥艮說。 據(jù)汪祥艮介紹,Stratasys公司在5年前只有十幾種材料,經(jīng)過3~5年的研發(fā),現(xiàn)在已有120多種材料。材料快速發(fā)展的原因主要是基于不同行業(yè)用戶的需求,根據(jù)這些客戶訴求促使其不斷研發(fā),令材料和應(yīng)用相輔相成。“現(xiàn)在一部分人認為3D打印技術(shù)在未來會對傳統(tǒng)制造業(yè)有一定影響,所以地方政府很關(guān)注3D打印技術(shù)。我不認為3D打印技術(shù)可以直接創(chuàng)造經(jīng)濟效益,更多的是要關(guān)注3D打印對知識技能的傳播、技術(shù)的研發(fā)的影響,轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還是有一段路要走的。”
盤點3D打印的那些新奇事兒
3D打印聲音:2013年11月7日,在倫敦3D展覽上,法國數(shù)字藝術(shù)家Gilles Azzaro展出3D聲紋“新的工業(yè)革命”。在整個39秒的錄音中,一個同步的激光束掃描要打印聲音的浮雕原模,為每一個聲音和細微差別標記準確的位置,通過合作設(shè)計師Patrick SARRAN的桌面3D打印機打印雕塑。
世界第一支3D打印金屬槍:2013年11月6日,3D打印公司Solid Concepts公司采用激光燒結(jié)工藝用金屬粉末制造了世界上第一支3D打印M1911金屬槍。這把M1911已經(jīng)成功進行了50次射擊,Solid Concepts公司是唯一擁有聯(lián)邦槍械許可證(FFL)的3D打印服務(wù)供應(yīng)商?,F(xiàn)在,如果符合條件的客戶需要定制一把獨特的槍械部件,該公司可以5天內(nèi)交貨。
用故人的骨灰來3D打印紀念人像:用骨灰來制作人體雕像,不僅可以讓親人更好地進行緬懷,而且還可以節(jié)省很多的安葬費用,更節(jié)省了寶貴的土地資源。在技術(shù)上實現(xiàn)也不困難,現(xiàn)在多采用的是SLS技術(shù),材料是在骨灰中參入粘合劑。
可以代替公交卡的3D打印智能指環(huán):經(jīng)常坐地鐵和公交的話,辦一張公交卡可以省去找零錢的煩惱,也增加了找卡的煩惱,尤其是對那些不喜歡整理東西的人來說,如果急著趕車,很容易手忙腳亂,找不到公交卡。這款3D打印的智能指環(huán),用來代替普通的公交卡,使用時戴在手指上,在地鐵入口處刷一下就可以進站。
3D打印的奇特牙刷:這種牙刷可以六秒鐘深度清潔牙齒,這款3D打印牙刷由橡膠的牙套和鬃毛一般的細刷組成,使用時也不需要拿著它做出“刷”這個動作,只需輕輕咬合然后再放開,這樣快速做10到15次,就可以完成完成牙齒的清潔工作。
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