3D打印又稱為三維打印，是快速成形技術(shù)的一種，其運(yùn)用粉末狀的金屬或者是塑料等可黏合的材料，通過一層又一層的多層打印方式構(gòu)造零對(duì)象，模具的制造工業(yè)設(shè)計(jì)用于建造模型，現(xiàn)在正在發(fā)展成為一種產(chǎn)品的制造，形成直接數(shù)字化的制造。理論上，只要電腦可以設(shè)計(jì)出的造型，3D打印機(jī)都可以打印出來。
3D打印由來及發(fā)展
“3D”打印并不是一個(gè)新概念。1995年MIT創(chuàng)造了“3D打印”這個(gè)名詞，隨后3D打印便開始在實(shí)驗(yàn)室萌芽。逐漸地，3D技術(shù)開始運(yùn)用在醫(yī)療模型、建筑模型等行業(yè)，被應(yīng)用在更廣泛的領(lǐng)域。
真正的3D打印發(fā)源于軍方的“快速成型”技術(shù)，是一種由CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))通過成型設(shè)備以材料累加的方式制成實(shí)物模型的技術(shù)。
“快速成型首先是將實(shí)際物體的3D數(shù)據(jù)沿某一坐標(biāo)軸進(jìn)行分層處理，也就是將3D物體進(jìn)行虛擬化切片，得到無數(shù)個(gè)二維界面，由此形成每層截面的二維截面數(shù)據(jù)。”郭嶠介紹，“之后，再按照特定成形方法和技術(shù)每次只加工一個(gè)截面，這一過程反復(fù)進(jìn)行，直到所有的截面加工完生成實(shí)體原型。”
3D打印潛力巨大可降低商品成本
從短期也就是近幾年來看，3D打印的桌面式設(shè)備已經(jīng)成熟，在立體模型、兒童玩具、建筑設(shè)計(jì)行業(yè)已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用。此類低精度產(chǎn)品的打印設(shè)備價(jià)格低廉，甚至普通創(chuàng)業(yè)者也可以購買，原材料價(jià)格較幾年前也大幅下降，因此市場(chǎng)需求正在高速增長(zhǎng)，生產(chǎn)此類低端打印設(shè)備的企業(yè)有望直接受益。
從中期看，高精度配件通過3D打印設(shè)備制造將是非常有潛力的市場(chǎng)。例如運(yùn)載火箭上某些零部件，需求量少，精度要求高，用傳統(tǒng)的模具制造方法生產(chǎn)成本高，而通過3D打印技術(shù)則可大大節(jié)約成本。另外，如果高精度3D打印設(shè)備價(jià)格像低端設(shè)備那樣出現(xiàn)大幅下降，那么應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的量化生產(chǎn)將更具吸引力，其無需模具制造、人工管理，沒有半成品過程，將大大降低商品成本。
從更遠(yuǎn)的角度看，3D打印設(shè)備在醫(yī)療、文化藝術(shù)品等多個(gè)行業(yè)都會(huì)迎來更廣泛的應(yīng)用，其未來確實(shí)有可能引發(fā)一次“工業(yè)革命”，影響力在某種程度上甚至可以超過“物聯(lián)網(wǎng)”概念。
3D打印助力儀器行業(yè)前期研發(fā)
據(jù)報(bào)道3D打印技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)滲入到生物醫(yī)療、航空、汽車、工業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)行業(yè)，那究竟3D打印技術(shù)會(huì)給儀器制造帶來哪些好處?它是否會(huì)“顛覆”目前的儀器制造模式?目前，國內(nèi)儀器廠商是否已經(jīng)使用了該項(xiàng)技術(shù)?
多年從事儀器研發(fā)工作的中科院大連化物所關(guān)亞風(fēng)研究員告訴筆者，其課題組2011年就從美國購買了一臺(tái)3D打印機(jī)，主要用于零配件及儀器外殼的制作。談及3D打印機(jī)所帶來的好處，關(guān)亞風(fēng)表示，“有了3D打印機(jī)，我現(xiàn)在可以很快地把想法變成現(xiàn)實(shí)，一個(gè)零配件模塊最多只需24小時(shí)就能夠完成制作，研發(fā)周期大大加快。另外，做儀器研發(fā)，有些零配件因?yàn)榱啃『茈y找到加工工廠，利用3D打印機(jī)就可以解決此方面的問題。”
不過，關(guān)亞風(fēng)也表示，“目前，3D打印機(jī)用于批量生產(chǎn)還不太現(xiàn)實(shí)，成本太高，打印機(jī)本身價(jià)格就較高，中端大概10萬美元，高端20萬美元，而原材料也全部需要進(jìn)口，以一個(gè)儀器普通零配件為例，如果傳統(tǒng)模加工成本是100元，而3D打印機(jī)的成本則是3000元。3D打印機(jī)在儀器行業(yè)主要還是應(yīng)用于儀器研發(fā)及制作樣機(jī)階段。”
筆者還采訪了國內(nèi)多家儀器制造商，了解到目前各廠商都未使用到3D打印技術(shù)。上海光譜儀器有限公司總經(jīng)理陳建鋼表示，“對(duì)于3D打印技術(shù)有關(guān)注，在上海光譜獲批的重大儀器專項(xiàng)研制項(xiàng)目中，公司計(jì)劃購買一臺(tái)3D打印機(jī)，不過也還處于前期了解和調(diào)研階段。”對(duì)于該技術(shù)的普及，他認(rèn)為，3D打印技術(shù)也只能用于前期研發(fā)，并且目前儀器廠家對(duì)于3D打印機(jī)和原材料價(jià)格還不能接受。
