第三次工業(yè)革命與當(dāng)代中國：3D打印重組世界

網(wǎng)訊：3D打印（3D Printing）技術(shù)，又稱“添加制造”（Additive Manufacturing）技術(shù)。根據(jù)美國材料與試驗(yàn)協(xié)會（ASTM）2009年成立的添加制造技術(shù)子委員會F42公布的定義，“添加制造”技術(shù)是“一種與傳統(tǒng)的材料去除加工方法相反的，基于三維數(shù)字模型的，通常采用逐層制造方式將材料結(jié)合起來的工藝，同義詞包括添加成型、添加工藝、添加技術(shù)、添加分層制造、分層制造，以及無模成型”。不過，為與現(xiàn)下流行的“3D”概念相契合，人們又為該技術(shù)起了一個(gè)更通俗的名字——“3D打印”，其內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品生命周期前端的“快速原型”（Rapid Prototyping）、全生產(chǎn)周期的“快速制造”（Rapid Manufacturing），以及其他所有添加工藝、技術(shù)、系統(tǒng)類別和應(yīng)用。“3D打印”和“添加制造”這兩種稱謂，均表示同一概念。自1984年Charles Hull制作出第一臺3D打印機(jī)以來，3D打印技術(shù)歷經(jīng)了近30年的發(fā)展，正逐步成為最有生命力的先進(jìn)制造技術(shù)之一，其主要特點(diǎn)有：

　　第一，設(shè)計(jì)制造一體化。由三維模型直接驅(qū)動，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、制造的一體化，這是三維打印技術(shù)的一個(gè)最顯著特點(diǎn)。

　　第二，高度柔性。添加制造技術(shù)不受零件的形狀和結(jié)構(gòu)的任何約束，使復(fù)雜模型的直接制造成為可能。

　　第三，縮短新產(chǎn)品的研制周期，降低研發(fā)成本。三維打印技術(shù)可以自動、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)換成真實(shí)的產(chǎn)品模型，從而可以對正處于設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品做出快速評價(jià)、修改及功能試驗(yàn)，這樣既有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，又降低了經(jīng)濟(jì)損耗。

　　3D打印原理：

　　所謂3D打印，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。這一成型過程不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機(jī)床就可以打造出任意形狀。它可以自動、快速、直接和精確地將計(jì)算機(jī)中的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為模型。

　　3D打印機(jī)采用分層加工，迭加成型方式來“造型”，會將設(shè)計(jì)品分為若干薄層，每次用原材料生成一個(gè)薄層，再通過逐層疊加獲得3D實(shí)體。這一點(diǎn)它與噴墨打印機(jī)工作方法十分類似，3D打印是一層一層地印，而噴墨打印機(jī)是一條直線一條直線地噴，通過若干直線的疊加形成圖像。它通過對計(jì)算機(jī)中三維軟件的識別，進(jìn)行STL(三角網(wǎng)格格式)轉(zhuǎn)換，再結(jié)合切層軟件確定擺放方位和切層路徑，并進(jìn)行切層工作和相關(guān)支撐材料的構(gòu)造。

　　最后使用噴頭將固態(tài)的線型成型材料加熱成半熔融狀態(tài)之后擠出來，和支撐材料自下而上，一次一層的構(gòu)鑄成最終實(shí)體。簡單地說，可以理解為軟件把物體分成若干個(gè)橫截面，而三維打印機(jī)將這些橫截面一次一層的沉淀、堆積，最終形成我們所需的實(shí)體。

　　3D打印簡史：

　　1986年，Charles Hull開發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機(jī)。

　　1993年，麻省理工學(xué)院獲3D印刷技術(shù)專*。

　　1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學(xué)院獲得唯一授權(quán)并開始開發(fā)3D打印機(jī)。

　　2005年，市場上首個(gè)高清晰彩色3D打印機(jī)Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。

　　2010年11月，世界上第一輛由3D打印機(jī)打印而成的汽車Urbee問世。

　　2011年6月6日，發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼。

　　2011年7月，英國研究人員開發(fā)出世界上第一臺3D巧克力打印機(jī)。

　　2011年8月，南安普敦大學(xué)工程師開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機(jī)。

　　2012年11月，蘇格蘭科學(xué)家利用人體細(xì)胞首次用3D打印機(jī)打印出人造肝臟組織。