3D打印,过去在科研、教学或者制造领域被称为“快速成型技术”。3D打印”这个更为形象的叫法快速被大众接受和普及。随着材料科学的快速发展,快速成型技术正在各个领域均有极大延伸,比如打印建筑物、打印汽车、打印人体器官、打印骨骼,而且我们还可以用3D打印机打印自己设计的衣服。我们首先用扫描仪对自己的身体进行一下扫描,这样就能得到我们身材的尺寸,然后通过CAD对扫描数据进行加工和修改,这样我们就可以自己打印出衣服和裤子。
目前美国的3D打印技术较为领先,应用范围更广。近期,全美第一家3D打印机耗材专营店在纽约曼哈顿的NOHO地区正式开业。据悉,这家商店是由全球3D打印设备领头羊企业MakerBot公司开设的。并推出了最新一代也是该公司的第四代3D打印机“Replicator2”。该机器具有更加灵巧的外观以及3倍于老款机器的打印精度。据了解,MakerBot零售店里并不提供现场3D打印服务,而且正在销售的3D打印机产品则要价2199美元(约合14000元人民币)。而据MakerBot的未来业务规划显示,该公司还会再明年年初推出第五代机器Replicator2X,该机器可以满足发烧友和专业人士对打印效果的需要。对此,MakerBot的CEO佩蒂斯在早前新闻发布会上说到:“我们所推出的新款打印机制定了桌面3D印刷的标准。打印出来的东西再也不会像过去那么粗糙了。如果未来零售业务运行良好的话,那就代表3D打印将进入主流消费市场。”
而在国内,今年1月份,华中科技大学材料科学与工程学院副院长史玉升带领的团队成功研制出世界上最大的3D立体打印机,并且凭借这一研究成果入选两院院士评选的“2011年中国十大科技进展”,中国的3D打印正在快速发展,从工业和制造业应用开始朝个人和小型化方向发展。
早期一套用于工业设计制造的3D打印设备在10万美金左右,近几年价格降低到2万美金左右,而小型化个人桌面3D打印机售价在1000美金左右,史玉升研制的这款3D立体打印机UP!3D官方售价9999元人民币,这款国产3D打印机已经在美国等国外地区销售。
目前,3D打印使产品供应链的格局和人们的生活方式都发生了转变。而且它的应用范围之广让人难以置信。今天笔者就列举几项和我们生活密切相关的例子,让大家感受一下3D打印离我们并不遥远。
食品行业
英国埃克塞特大学研究人员,去年推出世界首台3D巧克力打印机。是了,你没有看错。研究人员已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来,很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然,到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。
建筑设计
在建筑业里,工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型,这种方法快速、成本低、环保,同时制作精美。完全合乎设计者的要求,同时又能节省大量材料。
医疗行业
最近,一位83岁的老人由于患有慢性的骨头感染,因此换上了由3D打印机“打印”出来的下颚骨,这是世界上首例使用3D打印产品做人体骨骼的案例。
汽车制造业
不是说你的车是3D打印机打印出来的(当然或许有一天这也有可能),而是说汽车行业在进行安全性测试等工作时,会将一些非关键部件用3D打印的产品替代,在追求效率的同时降低成本。
传统制造业
传统制造业也需要很多3D打印产品,因为3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生产,所以制造业利用3D技术能带来很多好处,甚至连质量控制都不再是个问题。
科学研究
美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描,利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型,不但保留了原化石所有的外在特征,同时还做了比例缩减,更适合研究。
产品原型
比如微软的3D模型打印车间,在产品设计出来之后,通过3D打印机打印出来模型,能够让设计制造部门更好的改良产品,打造出更出色的产品。
文物保护
博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害,同时复制品也能将艺术或文物的影响传播给更多的人。最近史密森尼博物馆就因为原始的托马斯·杰弗逊要放在弗吉尼亚州展览,所以博物馆用了一个巨大的3D打印替代品放在了原来雕塑的位置。
配件、饰品
这是最广阔的一个市场。在未来不管是你的个性笔筒,还是有你半身浮雕的手机外壳,抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指,都有可能是通过3D打印机打印出来的。甚至不用等到未来,现在就可以实现。
3D打印机可以完成很多在现在看起来匪夷所思的事,从某种角度来说,很多想象的到的东西,都可以通过3D打印直接得到。在未来3D打印还有可能走进千家万户,融入到我们的生活中,像电脑一样普及。
在1997年,发生了一件震惊医学界的大事。那就是马萨诸塞州总医院的杰伊·瓦康提医生,成功地让老鼠背上长出一只人的耳朵。瓦康提用可以缓慢降解的材料制做了一个布满小孔的支架,他的同事将这个支架植入没有免疫力的小鼠皮肤下,并注入牛的成软骨细胞。发育的软骨组织渗透进支架,支架降解掉,就得到了一只真正的耳朵。
四年后,这项技术被应用到新领域:他为一个失去1/6颅骨的孩子修补了颅骨,用这个孩子自身的成骨细胞成功地再造了骨头,而这一切背后使用的工具,不过是改进过的3D打印机。
这种3D打印机和传统的喷墨打印机原理差不多,只是采用了不同的“墨”。它相当于把一个模型分成许多层“横截面” ,将原料液体或颗粒喷射到指定位置,一层一层地堆叠起来,最后得到精确模型。如果给墨盒里装满人体细胞,以打印机的打印精度精确地堆叠这些细胞,最终变成了活的人体组织。现在经过测试,这种从打印机喷嘴发射出来的细胞,成活率居然高达95%以上。
既然骨骼、肌肉和皮肤都能用3D打印机打印出来,在未来,造人可能也只需要获得一张精确的三维图。也许下一个时代的创世神话是这样开始的:上帝对自己的设计很满意,然后,他按下了“打印”键。