走出科幻电影的3D打印无所不能?

中国教育装备采购网2015-07-10 09:37围观918次我要分享

  如果你是科幻迷,《碟中谍4》电影中有个镜头兴许你会记得:特工用3D打印技术在短时间内制作了一个和真人相貌一样的面具。于是,略带科幻色彩的3D打印技术给了人们无限的遐想空间:想结婚没房子,打印一座别墅做新居吧;想买新车,兰博基尼还是奔驰宝马,看你喜好打印一个;在家里还没准会经常听到这样的话,“厨房里没肉了,你快打印两斤出来!”……有了3D打印技术,未来生活似乎无限美好。真的如此吗?

  美国《时代》周刊将增材制造列为“美国十大增长最快的工业”。如同蒸汽机、福特汽车流水线引发的工业革命,3D打印是“一项将要改变世界的技术”。这个被誉为“能改变世界”的技术真面目到底是什么样?看完解读,你也许会明白些。

  1.3D打印只是个俗称,真正的3D打印是什么?

  常见的打印机是二维打印,即在计算机控制下,通过两个互相垂直的方向运动打印出一个平面图形。而“3D打印”中,“3D”就是“三维”的意思,直译为“立体打印”。就像切面包片一样,任何一个物体都可以被切割为很多块具有一定厚度(很薄)的平面(例如面包片)。于是可以反过来想象,先将这个物体的很多个具有一定厚度的薄层按顺序制作出来,然后就像把单独制作的面包片按顺序重新组合变成面包一样,这个物体就被制造出来了。这就是“3D打印”的工作原理。先用计算机软件将那个要被我们制作的物体(立体)“写成”由很多薄层(平面)组成的叠加程序,然后把这个软件拿来控制一个经过改造的“打印机”,把材料制成符合要求的各种平面,将这些薄平面按次序层层建造,叠加起来,这个物体就被造出来了。所以“3D打印”是一个“俗称”,是一系列快速制造原型物体的技术的总称。例如说盖房子,原来建筑工人总是要将地基铺垫好,然后按照图纸“一块砖一块砖地砌出”第一层,再逐层往上盖,最后封顶。现在新的“3D打印”式盖房子方法就将“一块砖一块砖地砌”改成“用水泥那样的东西连续地浇筑”,再逐层往上浇筑便可。科学家把这种新式盖房子的方法科学地称之为“轮廓建造工艺”。

  2.打印出来的东西,如食物、衣服、首饰跟实物一样吗?

  理论上,对于很多物体来说,用3D打印的概念将他们生产制造出来是完全可能的,但由“概念”变成“现实”还要做很多探索和研究。事实上,各行各业的科学家或工程师们一直都在各自的领域里探索3D打印的概念怎样变成现实。我们要学习他们,学会大胆地展开想象、激发创意的同时又积极探索实现这些想象的方法。据报道,美国太空总署(NASA)正在研究为宇航员打印食物。这种尝试很有意义。其实不一定非要追求“与实物一样”,只要研究出特殊的方法来制造特殊的(或者说“更美味”“更方便于制造”的)食品,岂不更好吗?

  3.3D打印的人体假肢、骨骼、皮肤等人体组织构造,会不会出现生物排异反应?

  不会。因为这些研究的基础,是利用他个体的细胞或组织而不是其他人的细胞或组织来“打印”的。除非是异类材质(例如金属构件),那当然要注意防止排异反应。

  4.3D打印有什么局限性?

  从原理来看就会发现3D打印技术的局限性。所谓“逐层”打印,这一层到底多厚(多薄)为“合适”呢?太厚就粗糙,不美观;太薄就非常慢,对批量稍大的制造带来困难。各种原材料的制造也带来新问题。例如制造金属件,到底用多大颗粒度的金属粉才合适?例如用多强功率加工才合适?加工工艺也不容易稳定。于是你会发现“重复性差”的问题。大批量生产一定要确保能重复,以确保质量稳定。所以3D打印技术最适合制造一些“个性化”的“特殊零部件”。

  5.3D打印技术能否走进普通人的家庭?

  随着技术的不断进步,可以想象,如果有临时需要,或者如果又有必要,一些普通家庭的物品可以自行设计、自己按需制造了。这将不是非常遥远的梦想。

  6.中国3D打印自有技术的应用有哪些?

  3D打印的概念用到不同的领域,便有它独自的特点,只要能进行深入的探索研究解决这些特别的问题,那就是“自有”技术,或者说是“诀窍”。例如“3D打印房子”的概念来自一位意大利籍的科学家,他到美国南加州大学潜心研究,提出“轮廓建造”的概念,也发明了独特的工艺。我国也有相关企业的工程技术人员在实践,概念并无新意,但技术会有自己的独到之处。总之,我们身边司空见惯的东西(不但是实物,还有各种建造工艺与技术)其实不一定永远都不可改变。你完全有可能改变它。我坚信,在“创新驱动、转型发展”的新时期,我国还会有更多的青年人利用3D打印的概念大胆展开想象,发挥自己的创意,将不可能变为可能。

来源:科普中国微平台

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