近来，海内有关3D打印的报导堪称几次，以至有人猜测：将来工场流水线将会被一台3D打印机代替；家里来客人了，缺一把椅子，经由过程打印机顺手就能够打印出来……真的有这么神奇？3D打印毕竟是怎样实现的？
“家里有一台3D打印机，孩子想要一个玩具，于3D设计模子平台上选好本身喜欢的气势派头，从头界说尺寸以后点击打印，20分钟后，玩具就已经经于孩子手中了。”或许你会以为这是科幻片里的情景，但它确凿是媒体报导的事实。
看到这个报导，王女士显患上很高兴。“真是太好了，如许就不消再为给小孩买玩具往返奔忙了，并且一个玩具没玩两天她就烦了，还要换新的，有如许一台打印机，她想怎么换就怎么换。”
“3D打印”毕竟有多神奇？以至有人放言，它可能引领下一次财产革命。果然云云吗？
“3D打印”是甚么
近来，海内有关3D打印的报导堪称几次，以至有人猜测：将来工场流水线将会被一台3D打印机代替；家里来客人了，缺一把椅子，经由过程打印机顺手就能够打印出来……
真的有这么神奇？3D打印毕竟是怎样实现的？
于中国科学院主动化所研究员王奔腾看来，3D打印的道理其实不繁杂。他先容说，最初的技能是计较机起首会将3D模子分层扫描，一个物体模子会被切分成许多的薄层。然后3D打印时机像平凡打印机同样把每个薄层打印出来，只是否是打印于纸上，而是打印于一些可以或许倏地成型的塑料、陶瓷等质料粉末上。墨盒里装的也再也不是墨，而是非凡的胶水。一层一层的胶水，将粉末粘结成需要的外形，当所有的薄片都被打印出来以后，一个物体就如许经由过程薄片粘贴而成为了。
北京航空航天年夜学质料科学与项目学院传授王华明以为，3D打印，专业的说法应该是“增材打造”技能，包孕倏地原型打造技能以及高机能金属构件间接打造技能两年夜类。
“此刻媒体报导的3D打印打造技能，重要是指倏地原型打造技能。”王华明说。
这项技能上世纪80年月就最先成长起来了，包孕“3D打印”“立体印刷”“叠层实体造型”“熔融沉积造型”“选择性激光烧结”等五年夜类。重要打造由树脂、白腊、陶瓷等质料构成的尺寸较小的原型样件或者模子，这些原型样件准则上不克不及间接用在设备打造，但可以缩短新产物研制周期，降低产物研发以及打造成本。
王华明所做的则是第二类——“高机能金属构件间接打造技能”，重要接纳高功率激光束（或者电子束）对于粉末或者丝材举行逐层融化、倏地凝集逐层聚集、间接打造出全致密高机能金属零部件，具备无需重型铸造设备及铸造模具、质料哄骗率高、加工量小、柔性高效等长处，被誉为是一种“革命性”的短周期、低成本、数字化打造技能。
已往，飞机钛合金布局件重要接纳传统铸造以及机械加工来打造，不只耗时吃力，并且技能难度高，需要数万吨级重型液压铸造工业设备及年夜型铸造模具加工，质料哄骗率凡是有余10%、出产周期长、打造成本高。
“以我国C919年夜型客机机头项目样件研制所需的钛合金主风挡窗框为例，从欧洲订购至少要两年才气拿到整机，4个框，每一个框的铸造模具费就要50万美元。2009年，接纳咱们激光间接打造技能，从打造整机到装上飞机，仅用了55天，并且整机用度还不到他们模具费的五分之一。”
“上世纪90年月底，该技能最先于美国成长，难度很年夜，迄今除了我外洋世界上其他国度始终还未能冲破年夜型构件激光间接打造要害技能，是当前增材打造技能的热门、难点以及国际竞争制高点以及成长标的目的。”王华明说。
可否激发第三次财产革命
美国闻名经济学家、趋向学家杰里米·里夫金于其《第三次工业革命》一书中指出，智能打造是将来最可能激发第三次财产革命的范畴之一。到那时，搜刮就是打造，搜刮就是出产，搜刮就是消费。
对于此，王奔腾说：“将来每个人的差别需求，险些都能经由过程3D打印获得满意。到时辰咱们于google或者baidu上就不是搜一个名词，而是寻觅3D文件，或者是可以完成设计的人。”
早于本年9月19日，美国就有报导称，MakerBot公司新推出的低端3D打印机Replicator 2的价格仅为2199美元，高真个 Replicator 2X也只要2799美元；而且，几年后价格可能会降到99美元；届时，每一个人都将拥有3D打印机，比计较机还要普及。
“这将完全转变咱们的世界。”王奔腾说，传统的打造体式格局依赖范围出产降低成本，但绝年夜大都的需求其实不需要范围出产，已往只能由手工建造或者归为豪侈品来满意，而此刻可以经由过程3D打印技能高品质且经济地解决。
“3D打印成本的降落以及运用的普及，象征着增材打造的Microsoft、Google、QQ、阿里巴巴以及微玻时cq9���代的同时到来。正如Google依赖年夜范围的计较机办事器阵列来满意人们信息搜刮的需求，从而转变人类糊口与事情体式格局同样，咱们可以假想将来的3D打印机构成年夜范围的打造阵列，及时利便地满意人类对于各类个性化产物的物资需求，进而越发深刻地转变咱们糊口的社会。这就是为何3D打印将转变咱们的世界，这就是为何社会打造将带来一场财产革命。”谈到这里，王奔腾显患上颇有决定信念。
而王华明好像对于此有所保留。
“有媒体报导说瑞典开发了一台3D打印机，存储了100多种软件，能打印出来100多种巧克力，这底子就不是打造。另有说打印手枪都没问题，那是塑料玩具手枪。真实的一把小小的金属质料手枪底子不需要3D打印，由于‘打印’出的手枪金属整机精度达不到要求、成本还高、速率也烦懑，而用传统机床去加工这些手枪等简朴金属小整机、既不费料、也不费时、不只速率快、精度高、并且成本还更低。”王华明说。
但他同时以为，3D打印至少对于那些高机能的难加工的年夜型繁杂金属构件是一次革命，由于它是高机能难加工金属质料制备与整机成形一体化打造技能，并且流程短、成本低、近终成形。从这个意思上说，它代表着高机能难加工年夜型繁杂要害金属构件打造技能的成长标的目的，固然也代表了3D打印打造技能的成长标的目的。
“3D打印打造技能不克不及与第三次财产革命划等号，但它无疑是第三次财产革掷中一个主要的元素。”王华明说。
远景很光亮，难题仍许多
虽然颠末几十年的成长，但直到1995年“3D打印”这个名词才正式呈现。“并且这两年成长势头很猛。”王奔腾说。
2012年3月19日，美国总统奥巴马于卡内基梅隆年夜学公布创建美国“打造立异国度收集”规划。由当局主导、联邦当局以及工业部分配合斥资10亿美元慢慢成立15个“打造立异中央”，构成立异收集。8月16日，“国度增材打造立异中央”作为其首个“样板树模”立异中央剪彩建立。作为新技能研究、开发、树模、转移以及推广的根蒂根基平台，号称要成为增材打造技能全世界卓着中央并晋升美国打造全世界竞争力。至此，3D打印的成长更是如日中天。
3D打印之以是云云受青睐，是由于其代表了将来打造业成长的新标的目的——增材打造或者加式打造。
王奔腾暗示，加式打造是相对于在传统打造体式格局而言的，传统打造体式格局重要经由过程模具、车铣等机械加工技能与东西将原质料转化成产物，其特色是哄骗缩削、削减质料来出产部件。而加式打造是哄骗逐层增长质料的体式格局出产各类产物，无须模具，是以也被称为有形打造技能。3D打印只是实现加式打造的一种重要体式格局。
虽然远景很让人畅想，并且人们也简直用3D打印技能打印出了人体器官、修建、飞机零部件等许多工具。但“从此刻看，尚未威力马上代替传统打造业。”王奔腾说。
并且3D打印仍旧面对着很多技能上的应战，美国一项研究曾经将其面对的重要问题归纳为如下几个方面：质料的描画，质料的研制，历程节制问题，历程的建模与阐发，呆板的验证与尺度，呆板的模块化组织与组合，设计东西与软件。
王奔腾以为，此中最难解决的是质料问题。今朝，不单可以或许用在3D打印的质料很是有限，重要为塑料、陶瓷等轻易塑形的质料，并且许多质料的强度以及硬度都没法到达预期。例如，打印一把可使用的锤子就比力坚苦，由于硬度达不到要求。
王华明的担心好像远不止这些。无数据显示：2012年，世界增材打造的总产值梗概是11亿美元，而我国事两亿人平易近币摆布。“于制备历程中节制质料的布局以及机能简直很主要，但颠末30多年的成长，为何其产值才这么点儿。我想3D打印到底合适干甚么，找到它适合的定位，这才是其是否能成长成为一种财产的要害。”
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