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3D打印:或颠覆传统制造业 促成第三次工业革命

   日期:2013-06-16     浏览:1842    评论:0    
核心提示:【或颠覆传统制造业 促成第三次工业革命】3D打印不仅将改变人们的生活方式和生产方式,还将改变人们的思维方式。3D打印技术对于推动工业产业尤其是制造业的进步有特别意义。未来制造业也许不再采用工厂这种将人力、资金、设备等生产要素大规模集中化的生产方式,如果这种方式得到广泛的运用,那么每个人都可以是一家工厂。

未来某一天您或许会住着打印出来的房子,乘坐打印出来的飞机环球旅游,驾驶着打印出来的汽车走南闯北,吃着打印出来的面包,使用打印出来的工具,驾驶着打印出来的宇宙飞船探索太空……所有这一切,都将有赖于3D打印技术在制造业的广泛运用。

3D打印技术对于推动工业产业尤其是制造业的进步有特别意义。未来制造业也许不再采用工厂这种将人力、资金、设备等生产要素大规模集中化的生产方式,如果这种方式得到广泛的运用,那么每个人都可以是一家工厂。

3D打印不仅将改变人们的生活方式和生产方式,还将改变人们的思维方式。

从毕昇发明活字印刷,到平面喷墨打印,再到现代3D立体打印,印刷和打印技术已完成了由简单的文字信息传递,向以数字信息化为基础通过逐层立体打印方式构造物体的飞跃。简单地说,打印技术已被运用于制造业。在日前举办的"2013年世界3D打印技术产业大会"上,这项技术得以全面展示。

人们在享受先进技术时从不忘记天才的发明家。受今年北京高考作文题启发,人们也许会联想"毕昇如何看待3D打印?"因为毕昇发明活字印刷时肯定做梦都想不到小到细胞、牙齿、骨骼、甚至我们自身,大到房屋、汽车、飞机等等,都能在瞬间打印成型,而这一切在如今都已成为现实。这就是现代3D打印技术。用专家的话说,这项技术运用的是一个十分前卫的概念"所见即所得",而如果将这项技术运用于文化创意产业,那么这个概念即刻升级为"所想即所得"。

如果您觉得对3D打印难以想象和理解,那么可以观看一部叫《十二生肖》的电影,片中成龙戴着光学传感手套触摸兽首,将收集到的三维数据通过无线传输系统瞬时传回本部,本部根据这些数据同步打印复制出完全一样的兽首,其实就是3D打印技术的再现。而在"2013年世界3D打印技术产业大会"上,工作人员还演示了对真人的打印--通过360度数码摄像将人的三维数据传入电脑,然后准确完整地打印出按比例缩小的人的立体形象。

人未出生即被打印

这种工艺到底怎么实现呢?在"2013年世界3D打印技术产业大会"上,现场工作人员解释道,首先将数码摄像收集到的数据传入计算机软件并建立三维立体模型,然后根据模型对内部材料进行处理和定义,最后通过喷涂控制一层层成形。它的原理是在结构空间和材料空间里实现色彩和结构、材质和结构之间的一一对应关系,再从材质及色彩到每一个喷头之间的一一对应。而每个喷头有一千多个喷嘴,可以实现同时开关,从而实行精确的打印。

参会嘉宾、中国工程院院士徐志磊认为3D打印是"第三次工业革命重要环节之一"。他形象地比喻道:3D打印可以按照设计好的三维模型将牛罐头打印成一头整牛,也能将一头整牛打印成牛罐头。这好像是笑话,但是一种有可能实现的发展趋势。而实际上,3D打印技术已被实实在在地运用到现实生活当中,"3D正在打印我们的生活。"

比如,日本的一家诊所宣称自近日起开始提供一项新服务--利用3D打印机制作胎儿模型,使准父母们提前数月将自己的孩子"捧在手中"。该家诊所利用"生物纹理技术"和核磁共振成像(MRI)扫描仪,为准妈妈腹中的子宫和胎儿制作3D模型,然后用3D打印机将其打印出来。待产孕妇称在宝宝出生之前看到他们的样子并把他们捧在手里,感觉很不错……而在生产之后,妈妈们仍喜欢观看这个模型,并回想自己怀孕时的感受。

而在此次展会上,南京紫金立德公司展示了使用3D打印机打印假牙、骨骼的模具,这种模具的精度为0.1毫米。总经理助理蔡忠国说,病人骨折了,医院可以先对病人的骨折部位扫描做成3D模具,然后就能做出骨骼的模型。医生可以先利用这些和病人身体部位一模一样的模型进行模拟手术,保证真正手术的时候顺利完成。另外,现在已经有激光3D打印机能直接打印出金属假牙,烤瓷后就能安在口腔里了。过去,人们都是使用一种胶状物先按在口腔内套取假牙的形状,然后再做成假牙。而3D打印出来的假牙,最大的好处就是精度高,不用事后一遍遍打磨,能减轻安装假牙人的痛苦。

对于3D打印技术在现实生活中的运用,美国3D stratasys公司中国区总经理汪祥艮的一段话作了很好的诠释:"3D打印如同一个能工巧匠,能够将你不管有多复杂的设计方案变成你手上真实的东西,让你感受它、触摸它,这就是3D打印真正的魅力所在。"

生物打印能够救命

不仅在外科医学上,而且在生物医药领域,3D打印技术也得以广泛运用。参会嘉宾、杭州电子科技大学生物制造研究所教授徐铭恩指出:生物3D打印是3D打印技术研究最前沿领域。

所谓"生物3D打印"即细胞打印。徐铭恩讲解并展示了用生物高分子材料进行细胞3D打印的技术(CellPrinting),其技术原理是将细胞打印在一层一层的特殊热敏材料上,打印完之后将材料叠加起来就得到所需要的细胞结构,这些细胞会自发地迁移、扩散、自组织,重新形成了一个器官。他展示了用3D技术打印出的细胞软骨组织以及皮肤组织。目前,包括清华大学、美国Clemson大学等等许多大学都是这方面的先驱者。除打印人工的组织器官外,细胞3D打印技术在药物研发领域也得到了非常广泛的应用。

生物3D打印在医学领域应用前景特别巨大,其所具有的快速性、准确性及擅长制作复杂形状实体的特性使它在生物医学领域有着非常广泛的应用前景。每个人的身体构造、病理状况都存在特殊性和差异化,当3D打印与医学影像建模、与仿真技术结合之后,就能够在人工假体、植入体、人工组织器官的制造方面产生巨大的推动效应。

对于3D打印技术在生物医学领域的应用,参会嘉宾、中国3D打印技术产业联盟副理事长周功耀作了深入的阐释:用生物高分子材料打印出的细胞,能和人体匹配融合,不会产生副作用、反作用。现在人体的各个器官,包括心脏、肝、肺、耳朵、膀胱、脊椎等等,都可以应用3D技术打印出来。数月前,在康奈尔大学打印出了人耳,形状和真耳完全一样,并在接受组织液以后成活安装到病人身上。这项技术可以为许多患有先天性耳病的人进行修复。

前不久一个小孩得了一种怪病,他的呼吸管道发生软化完全没了支撑力,堵住了,生命垂危。医生求助于3D打印技术,用生物高分子材料制作出一根呼吸管植入他的器官,挽救了小孩的生命。
 

 
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