中国3D打印网记者探秘神奇的3D打印
一个人不慎摔断了胳膊的病人，只要去拍张CT，把数据输入电脑中，不一会儿，一根完整的骨头就可以造出来。换上去之后，舒适如常。别吃惊，或许在不久的将来，换器官就会如换汽车零件一样简单。而这一切，都有赖于近来被热炒的3D打印技术。
日前，带着对这项神秘技术的好奇，记者来到浙江工业大学艺术学院工业设计系，专访了徐冰和吴剑锋两位博士。
神奇的技术，简单的原理
还记得《十二生肖》中的片段吗？教授提供给成龙一些数据，他的伙伴就通过一台神奇的机器，瞬间将兽首制造了出来。这就是被称为新的工业革命的神秘的3D打印技术。
“其实这个技术一点都不神秘，了解了它的原理其实很简单。”吴剑锋博士笑着说道，“这个技术很早以前就有，那时叫快速成型技术。和以前的技术相比，原来我们是通过减材来塑形，而这个是通过增材。”
“比如以前我们做一个零件，可以拿块铁，通过切削等办法做出来，现在是把材料熔化之后，一层一层涂上去，像胶水一样，冷却之后它们就可以粘在一起。”吴博士一点点揭开3D打印机的庐山真面目，“最早的材料是纸，就是用胶水把纸一层层粘起来，现在的材料可以是尼龙、工程塑料、金属、陶瓷，甚至砂子。”
“材料不同，打印出来的精度和强度不同，用粉末打印出来很脆的，一掰就坏掉了。”徐冰博士说道。“不同打印机工艺也不同，我们使用的是激光熔化的。”
广泛的用途，无限的前景
那么，这样一项看起来并不神秘的技术，怎么会被很多人称为产业界的又一次“革命”呢？“3D打印可以不受形状的限制，那些形状和结构非常复杂，用过去的技术很难完成的部件，可以直接打印出来；而且可以省去传统制造中开模具的费用，部件能够整体成型，这样就比我们把几部分零件拼接起来的精度更高。”吴博士如数家珍地说道。
“我们现在已经有了一定的应用。”据两位博士介绍，他们学校的彭伟教授已经将3D打印应用于齿科，打印出来的手术导板已进入国家医疗器械C类目录；彭教授还曾以相同的比例打印出一位大头儿患者的头颅，以便帮助医生更好地研究开刀的位置。
此外，打印模型进行视觉分析、为企业做模具测试和对汽车零部件中的气道流体分析，这些是他们的常规应用。
“它与工业设计就好像具有先天的互补性，工业设计的老模式程序繁琐，开模具之前需要制作手板模型，花上两周左右的时间，有了3D打印之后，一个晚上就可以做好，遇到错误时，也只需要修改数据，既节省了时间也解约了成本，使整个设计的过程得到了优化。”吴博士说道，“我们现在出去展示我们的设计，不是拿着一张图纸，而是带上打印的模型，可以避免纸上谈兵。”
“目前3D打印的应用领域比较狭窄，从工业设计的角度来说，硬件发展会很快，如果作为新兴产业来推广还是存在难度的，可以用产业化的思想来引导。我们终极目标是希望3D打印可以直接应用于生产制造。”对于3D打印未来的前景，两位博士的看法是一致的。那么，浙江3D打印产业的发展情况如何呢？“仅有两家企业在做。”徐博士说，两家企业分别是位于萧山的先临三维和东部软件园的铭展网络。而从全国范围来看，浙江的发展处于中上游的水平。全国研发实力领先的有西交大和清华，而在设备生产上较厉害的是华中科技大学。
不过，目前我国主要生产的设备大概是几千元的小型打印机，适用于教学，大型的可以达到工业生产级别的还很少。根据快速制造领域国际权威报告《沃勒斯报告2012》显示，截至2011年，全球累计销售4.9万台工业级3D打印机，其中近四分之三由美国制造，中国生产的设备仅占3.6%。同时，由于3D打印机对原料要求较高，所以要通过进口获得。“每公斤ABS工程塑料2600元，尼龙1000元，粉末最便宜也得600到800元。”徐博士说。
“核心技术主要掌握在美国和德国人手中，在发展重点上美国侧重于可以使用多种材料的打印机研制，德国则倾向于金属材质。”徐博士补充道。据他介绍，由于没有核心技术，所以虽然我们可以购买同样的设备，在一些技术环节进行小的研发改进，但是在打印的精度上还是无法与国外媲美。“同样的精度，我们10次里可能有一次达到，但是国外可能有五六次可以达到，他们的稳定性更高。”
目前，我国也在努力追赶国际尖端的3D打印技术，如北京航空航天大学的王华明教授3D打印制造出飞机大型钛合金风挡，并应用到了国产大飞机上，成为迄今国际上唯一实现激光成形钛合金大型主承力关键构件在飞机上的实际应用，因此获2012年度国家技术发明一等奖。西安交通大学的卢秉恒院士团队研发成功了SLA工业用3D打印机以及更加适合民用的桌面式FDM三维打印机。
诚然，中外之间的差距客观存在，3D打印所带来的生产方式变革也初步显现。但同时，对于近来国外热炒的各种神乎其技的3D打印技术，比如打印房屋、打印鲜肉、打印整支AK47步枪等，我们也应该保持足够的冷静。据记者了解，其中有很多其实还停留在实验室阶段或者有像Stratasys和3D Systems这样的大公司在背后推动，“泡沫”也是存在的。此外，研究者们还需要面对的一个现实是，3D打印让盗版更加容易，知识产权的保护成了该项技术面临的伦理性难题。
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