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3D打印进入定制时代:中国的定位与破局之策

2013-12-25 09:43
Minor昔年
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  想定制个性化的产品?告诉机器你的想法,几秒钟后,成品就会出现在你面前!这是美国科幻小说家罗伯特·希克利在《万能制造机》中描绘的场景。

  如今,3D打印技术已经让这一幕变成现实。作为科技界的“当红明星”,3D打印已遍及航空航天、医疗、食品、服装、玩具等各个领域,在拓展自身领地的同时,也潜移默化地改变着人们对制造业的观念。

  中国坐标

  国内3D打印虽然科研水平位居世界前列,但在工艺装备、工程应用等方面还有很大发展空间,相关市场发展缓慢

  今天,人们对3D打印已不再陌生。近日,记者走进中科院自动化所3D打印研究室,目睹了传说中的“造梦工厂”。

  在中科院自动化所3D打印研究室里,5台颜色、型号各异的机器一边有条不紊地工作着,一边发出响声,仿佛演奏着一曲机器人交响乐。在室内一侧靠墙的柜子里,已经摆满了打印好的鸟巢、化学分子模型和手机外壳、插座等产品。

  “把你想要产品的三维数据文件存储到3D打印机中,然后操作3D打印机执行打印命令,就可以把塑料、树脂等材料进行层层打印,最终形成产品。”该研究室沈震博士向笔者介绍说。

  面向小微组织和草根群体的个性化定制只是3D打印的一部分。事实上,在全球3D打印竞争最激烈的生物医疗、航空航天领域,我国已涌现出一批创新型研究群体,很多成果在全球平台上已经可圈可点,在临床医疗、产品开发等方面发挥着重要作用。

  在生物制造领域,西安交大1998年开始研发活体骨骼3D打印技术,该校2001年就实施了国内第一例3D打印颌面修复手术;华南理工大学在个性化的牙科舌侧正畸托槽3D打印方面已拿到注册许可证,上百套定制化托槽产品已销往欧洲、非洲国家。

  在工业制造领域,清华大学在世界上率先完成无木模铸型制造工艺;北京航空航天大学的研究使我国成为世界上唯一突破飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家;华中科技大学已研发出全球最大的砂型“3D打印机”。

  “中国3D打印只比美国晚了几年,3D打印技术研究与发展几乎与世界同步,在一些领域已经接近世界先进水平。”中国工程院院士卢秉恒此前在接受笔者采访时说。

  尽管如此,卢秉恒同时指出,我国3D打印同样存在瓶颈和制约因素。纵向来看,我国仅有几所大学在搞研发,各家都是单打独斗,没有形成产业链;同时,国内在研发上投入少、底子薄,制约了研发开展。横向来看,国内3D打印技术虽然科研水平位居世界前列,但在工艺装备、工程应用等方面还有很大的发展空间,相关市场发展缓慢。

  全球格局

  作为未来制造技术的重要发展方向,3D打印不仅代表着制造业发展的契机,同时也给设计、材料等领域带来发展机遇

  当前,全球3D打印研究方兴未艾。英国《每日邮报》关於3D打印的最新报道显示,与传统上成本高达2.99万元人民币、耗时数周的义眼制造法相比,该国Fripp设计公司研制的新型义眼3D打印方法每小时能生产150颗义眼,且成本低至约合人民币996元。

  “从传统减材制造技术到增材制造,3D打印颠覆了传统制造业的理念,具有制造成本低、生产周期短、个性化等优势。”西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室主任李涤尘在接受《中国科学报》记者采访时说。

  正因如此,3D打印被誉为第三次工业革命最具标志性的生产工具。如果从1986年美国科学家查尔斯·哈尔开发的第一台商业3D印刷机算起,3D打印至今已走过27年。随着各种加式制造技术大量出现,3D打印正在对制造业产生着颠覆性的影响。

  在军事国防领域,美国在2012年把3D打印技术引入阿富汗战区,现场为士兵打印工具和设备;在航空航天领域,英国南安普敦大学工程师利用3D技术打印出世界上第一架无人飞机“SULSA”;在个人生活领域,各国研究百花齐放,如巴黎时装周上3D打印的比基尼、西班牙科学家发明的3D食物打印机、比利时工程师利用3D打印机制造的全尺寸赛车……

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