3D打印改變工業(yè) 增添精密制造業(yè)新力量

在一臺(tái)封閉式的大型機(jī)器盒中，激光將產(chǎn)品需要的粉末材料以每小時(shí)1厘米的厚度進(jìn)行橫斷面燒結(jié)，層層燒結(jié)，疊加“打印”產(chǎn)品的各橫截面，最終形成成型產(chǎn)品。這便是“神秘”的3D打印機(jī)的工作全流程。

由于產(chǎn)品按照三維數(shù)據(jù)模型，由材料層層疊加“燒結(jié)”或“黏合”而成，整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)不受任何復(fù)雜結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝限制，任何空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，在3D打印機(jī)面前都是同樣的程序生產(chǎn)。

憑借這樣的突破，3D打印對(duì)工業(yè)研發(fā)、設(shè)計(jì)前端帶來(lái)革命性改變，設(shè)計(jì)人員不再受以往“設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)性”局限，任何復(fù)雜“怪異”的設(shè)想、設(shè)計(jì)都能夠通過(guò)3D打印變成現(xiàn)實(shí)。

由于設(shè)想能夠無(wú)限地走進(jìn)產(chǎn)品現(xiàn)實(shí)，研發(fā)設(shè)計(jì)人員也不用耗費(fèi)巨資開(kāi)模，3D打印已陸續(xù)走進(jìn)人們熟知的生產(chǎn)、生活領(lǐng)域：從手板制造到玩具工藝品、汽車、航空航天、生物醫(yī)療領(lǐng)域，甚至日常的照相館也能見(jiàn)到3D打印的應(yīng)用。據(jù)不完整統(tǒng)計(jì)，全球3D打印市場(chǎng)產(chǎn)值每年正以30%的速度在增長(zhǎng)。

在國(guó)內(nèi)，包括南京、青島、成都、昆山等多個(gè)城市都在爭(zhēng)先挖掘3D打印人才，爭(zhēng)奪3D打印新市場(chǎng)。今年5月底，廣州也將迎來(lái)國(guó)際3D打印知名科學(xué)家、美國(guó)3Dsystem前技術(shù)總監(jiān)、美籍華人科學(xué)家許小曙博士，他將帶領(lǐng)3D打印團(tuán)隊(duì)在南沙成立廣州南沙3D打印創(chuàng)新研究院。

3D打印時(shí)代已到來(lái)，廣州如何拔得頭籌、搶占新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)？“尋找廣州經(jīng)濟(jì)領(lǐng)頭羊”第二期走進(jìn)3D打印，從微觀樣本探尋廣州經(jīng)濟(jì)新變化。

研發(fā)革命 3D打印時(shí)代到來(lái)

無(wú)拼接的傳動(dòng)軸、類似象牙雕刻的9層鏤空套球、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的無(wú)人機(jī)機(jī)翼、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管、氣缸蓋樣板、埃菲爾鐵塔模型……這些琳瑯滿目的產(chǎn)品，都是世界“SLS（3D打印家族中的一種技術(shù)）”之父、廣州南沙3D打印創(chuàng)新研究院院長(zhǎng)許小曙設(shè)計(jì)的3D打印機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的。

廣州南沙3D打印創(chuàng)新研究院院長(zhǎng)助理劉一展向記者展示了其中的傳動(dòng)軸，“這些產(chǎn)品的所有齒輪、旋鈕都不是組裝出來(lái)的，也沒(méi)有焊接，全部是一次性打印出來(lái)的�！绷钊藝@為觀止的是，類似象牙雕刻的9層鏤空套球，是在最核心的小球之外連續(xù)套著一層又一層的大球，且每一層都是鏤空的�！袄�用傳統(tǒng)手工藝雕刻必須花幾十年才能完成的一個(gè)產(chǎn)品，用3D打印僅需要3個(gè)小時(shí)就能完成�！�

事實(shí)上，不僅僅是降低時(shí)間成本，3D打印還突破了設(shè)計(jì)人員的思想“天花板”。從事3D打印的廣州網(wǎng)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)公司負(fù)責(zé)人鄧以翔指出，3D打印的魅力在于讓人們的創(chuàng)新能力大大提高，讓個(gè)人Idea變成現(xiàn)實(shí)。

“無(wú)論在工業(yè)領(lǐng)域還是消費(fèi)領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)帶給了人們?nèi)�新的理念與技術(shù)手段，原來(lái)受制于傳統(tǒng)制造方式的設(shè)計(jì)理念獲得了全新的實(shí)現(xiàn)途徑�！痹S小曙指出，3D打印技術(shù)讓設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造力得到更充分的釋放。

“以前給一臺(tái)洗衣機(jī)開(kāi)模，要耗費(fèi)上百萬(wàn)元�！痹S小曙舉例說(shuō)，由于開(kāi)模耗費(fèi)巨大，一旦開(kāi)發(fā)出來(lái)不符合要求損失非常大，工業(yè)設(shè)計(jì)人員往往很謹(jǐn)慎；而他們用3D打印技術(shù)為國(guó)內(nèi)家電制造龍頭企業(yè)制作了一臺(tái)洗衣機(jī)樣機(jī)，僅僅花費(fèi)了六萬(wàn)多元，設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)意不用耗費(fèi)巨資就可以進(jìn)行測(cè)試使用，也就可以放開(kāi)腦筋嘗試各種不同的想法。

3D打印的摩托車

不獨(dú)如此，對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，3D打印也有其優(yōu)勢(shì)。據(jù)介紹，進(jìn)氣歧管是發(fā)動(dòng)機(jī)中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的部件之一，該部件的傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程大約需要經(jīng)過(guò)4個(gè)月的時(shí)間。長(zhǎng)沙理工大學(xué)方程式賽車?yán)�用許小曙研發(fā)的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)，制作出發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管原型部件，耗時(shí)僅需48小時(shí)。測(cè)力試驗(yàn)證明，零件的力度、準(zhǔn)確度和耐久性均未出現(xiàn)任何問(wèn)題，而發(fā)動(dòng)機(jī)效率增加了10%。

“我們已經(jīng)和許多醫(yī)院在外科手術(shù)上進(jìn)行了合作”，許小曙談到了3D打印對(duì)醫(yī)療領(lǐng)域的影響，他們已經(jīng)成功完成30余例外科手術(shù)，3D打印把CT掃描的二維影像轉(zhuǎn)變成三維實(shí)體，外科醫(yī)生在實(shí)體模型上設(shè)計(jì)手術(shù)方案，如固定支架的形狀和位置，螺釘?shù)奈恢�、長(zhǎng)短等一些關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)，并且可以利用打印出來(lái)的實(shí)體，模擬手術(shù)過(guò)程，并驗(yàn)證手術(shù)方案的實(shí)際效果。

“采用3D打印技術(shù)可以將手術(shù)的時(shí)間縮短1/3以上，手術(shù)后的恢復(fù)時(shí)間減少一半，一些復(fù)雜的手術(shù)以前要數(shù)十年以上經(jīng)驗(yàn)的外科醫(yī)生才可以完成，而使用3D打印技術(shù)以后，年輕醫(yī)生也能成功實(shí)施這類復(fù)雜的手術(shù)了�！�

產(chǎn)業(yè)新軍 精密制造業(yè)新力量

由于擁有傳統(tǒng)制造業(yè)所不具備的優(yōu)勢(shì)，3D打印技術(shù)更有利于創(chuàng)意落地，從而被看成第三次工業(yè)革命的使者。加之其污染低、對(duì)勞動(dòng)力依附程度低，歐美國(guó)家也視之為爭(zhēng)取制造業(yè)回流的“法寶”。

“一個(gè)以3D打印技術(shù)為核心，包含信息、材料、光電、控制等各個(gè)上游領(lǐng)域，及航空航天、汽車、醫(yī)療、精密機(jī)械、創(chuàng)意文化等眾多下游應(yīng)用領(lǐng)域的新產(chǎn)業(yè)群快速萌生起來(lái)，成為世界經(jīng)濟(jì)中一個(gè)新的價(jià)值產(chǎn)生源�！�

許小曙指出，3D打印技術(shù)是從數(shù)據(jù)模型直接制造三維實(shí)體，省略了占據(jù)傳統(tǒng)制造大部分成本的“開(kāi)�！杯h(huán)節(jié)，具有便捷、柔性、快速等眾多優(yōu)點(diǎn)。其突出特點(diǎn)是，將大批量無(wú)差異化的生產(chǎn)轉(zhuǎn)化為個(gè)性化、差異化的快速生產(chǎn)。這種變革能讓每個(gè)人都能參與其中，并快速獲得自己的設(shè)計(jì)和構(gòu)思實(shí)物，擺脫空間形狀、加工手段、成本帶來(lái)的限制。

“因此，3D打印技術(shù)完全可能將私人訂制服務(wù)帶入一個(gè)新的發(fā)展階段，因?yàn)樗鼜募夹g(shù)、經(jīng)濟(jì)的角度為這個(gè)領(lǐng)域提供了可行的實(shí)現(xiàn)手段。”而由于一臺(tái)3D打印機(jī)可以打印許多形狀，它可以像工匠一樣每次做出不同形狀的物品。相較于傳統(tǒng)制造業(yè)，3D打印省去了培訓(xùn)機(jī)械師或購(gòu)置新設(shè)備的成本。這意味著，