3D打印：南京智造“造梦机”

3D打印的便捷性无疑正在重塑制造业对生活的意义。你可以打　印出一份个性化的巧克力，一个精细化的零件，一个心仪的手办，一　件个性化的礼物，甚至是一座桥栏或者一栋房子……3D打印直接　将虚拟的数字化实体模型转变为产品，极大地简化了生产流程，降　低研发成本，缩短研发周期，使得任意复杂结构零部件的生产成为　可能。据国际数据公司IDC预计，未来5年内，全球3D打印市场将　以22.3%的年复合增长率扩大，在2020年达到289亿美元。
国家政策的支持为国内3D打印产业吹来了东风。从2013年开　始，国家逐渐加大对3D打印的扶持力度。2015年，《国家增材制造产　业发展推进计划(2015~2016年)》以及《中国制造2025》相继出台。
作为国内制造业最发达的地区之一，江苏3D打印产业走在全　国前列，相关企业和研发机构主要集聚在南京、苏州、常州等地，尤　以南京居多。
尽管3D作品打印仍不能尽善尽美，会受到精度、颜色、材料、计　算机科学发展的条件制约。在智造大革命的前夜，这一新技术会为　传统行业带来不一样的新气象。
3D打印的巧克力也很美味
3D打印越来越多地进入到生活当中，一方面真正实现了针对个体的客户化的解决方案定制，另一方面3D打印模型也会有更加广泛的用途。
在华为和甲骨文的公关品牌活动上，吃到印有公司LOGO的巧克力可能会让你充满惊喜，而这是3D打印机的作品。
“建立一个3D格式的文件，然后拷到TF或者SD卡上，插进我们的打印机，就可以一键打印出来”，威布三维市场总监郝凯介绍说，无论使用何种机器，桌面级3D  打印的工作原理都是通过软件建模，将要打印的部件切割成无数层切片，“就是热熔原理，它同样能被用来‘打印’奶油，将原料融化后层层堆集上去。”郝凯解释说。这个过程就像面条机一样，和好面将面团放进去，机器就可以自动压制。据郝凯介绍，这台“巧克力打印机”属于食品打印机，机器上设有一个专门的进料口，将巧克力粉倒进去，就可以按照程序设置好的形状打印出来。

“智造”一座建筑物
现实中，你可能走上一座3D打印的桥梁，或者在未来的某天，有机会住进一个3D打印的房子。
在南京六合雄州街道瓜埠社区的丰原路桥上由南京嘉翼精密机器制造股份有限公司用3D打印技术制造的桥栏分立在桥的两侧。桥栏主材料采用水泥和石英砂并加入了多种环保添加剂。根据设计院设计的图纸，用计算机模拟出三维立体建筑，再将数据传输到大型建筑专用3D打印机上，通过切片方式，层层“打印”出来。
经过测试鉴定，这个“打印”出来的桥栏的强度是传统水泥浇筑桥栏的2~3倍，达到60兆帕。董事长李进在接受采访时表示，如果按照传统技术来改造这座危桥，成本就要15万元以上，施工工期最少也要1个月，而现在使用3D技术来建设，费用只有5万~6万元，从加工到安装只要10天就弄好了。
“如果你一直使用国外的技术、设备，价格肯定高，但我们全部是自主研发并拥有专利，从设计到生产、安装都是自己的技术。”李进说。
在上海的展会上，威布三维还展出了一个用3D打印技术做出的城堡。整座城堡占地40平方，打印时间大约为15个小时，而建筑材料，也就是打印机的“油墨”，主要是混凝土材料。
3D打印也被应用在房地产业的后端。据郝凯介绍，一些房地产企业会购买江苏威宝仕科技有限公司的打印机用来打印一些沙盘和房屋的模型，在进行房产销售时变得更加直观和形象。

让飞机制造更加灵活
尽管技术门槛非常高，但如今3D打印在航空制造业的研究已经开始由最初的实验室阶段逐步向实际使用阶段过渡。
SLS(选择性激光烧结)是一种将非金属(或普通金属)粉末分层铺设，激光在程序控制下，选择区域扫描烧结成三维物体的工艺。用于飞机、航空航天零件的制造以及精密件的制造，包括飞机的格栅、牙科的修复、颅骨的修复。威布三维的金属类3D打印机已经可以进行诸如航天设备零件的复原和逆向研究。“在购买了一些小零件后，可以利用3D扫描获得三维原型，可以方便地根据需求再进行修改优化，重新打印，用于修复磨损零部件的再制造。”江苏威宝仕科技有限公司总经理曹杰介绍说。
在中国工程院院士卢秉恒看来，3D打印是产品开发的利器，它在做首件上是非常有利的。“过去，我们做试制的时候，最难的就是做样件，一架新飞机的研发周期需要10～20年。有了3D打印，我们就可以免除做首件所需要的专用工卡具、刀具、模具等等，因此大大简化了工艺流程，可以快速做出首件来进行装配、试验、验证。”卢秉恒举例，像飞机典型的结构件大部分是框、梁、架、桁，这些东西的长度和面积都很大，但是实际上所需材料并不多，设计要求用最少的材料来实现最高的强度和刚度。
航空航天所面对的是难加工的材料，它的复杂结构、加工变形控制、研发周期和成本等对传统制造提出了一个非常大的难题，而3D打印可以用全新的方式去对付这些难题。例如，钛合金的切削加工是很难的，但对于3D打印来说，看问题的角度变了，反而成了最容易的成形方法。3D打印可以使材料的利用率从原来的3%、5%提高到80%、90%。另外，3D打印完全可以实现个性化，非常适合航空航天多品种、小批量、大型复杂结构的制造。

手办、道具，小众设计也能随心所欲
3D打印还被运用到小众产品的生产上，满足个性化的需求。二次元爱好者们因此得福。
一些模型手手办等创客热衷的玩具，都能通过3D打印来实现。“通过软件自己设计，然后用3D打印机打印出来，不需要打蜡模就可以做出来”，小不点科技公司创始人兼CEO陈荣华说，他们的产品就活跃在“二次元”的市场上，其中3D打印的水战枪配件为南京超过一千人提供服务，“定制化的成本降低，满足了复杂化的要求。”
当然，3D打印也给了创意礼品、影视道具这些产品更多的想象空间。
2015年中秋节的时候，小不点公司决定做一些创新性的东西，2016年3月他们开始开源切片,打印作品完工，4个月后产品做了优化。“中国人钟爱月亮但阴天看不到，同时，月亮有很多意义，比如‘明月代表我的心’等”，陈荣华说，“我们选用了美国NASA高清月球纹理图，用建模软件把纹理信息反馈出来，然后用PLA(Polylactic  acid聚乳酸，它是一种可生物降解的热塑性塑料)3D打印还原，一层层打印出来，能较好地呈现出陨石坑，而如果用开模的话纹理就无法清晰的体现出来。”据了解，一个直径12cm的月球需要7~8小时的打印，直径20cm  的则需要打印26小时，目前，该产品的销售量在全国占据约70%的市场份额，并陆续出现在电影《明月几时有》的发布会现场、陈奕迅《谁来剪月光》的MV中，及越来越多消费者的购物清单里。

3D打印月球灯

复制器官，让健康“私人定制”
今年8月，36岁的杨女士双侧跟骨骨折创伤很严重。传统方法手术时候创伤比较大，出血多，往往很难达到理想准确的骨折复位，加之足跟部位的血液供应差，导致术后出现感染的风险极高，手术预后也往往不理想，甚至术后仍最终出现跛行。
“通过数字化的解剖学三维重建与精准测量，并通过3D打印技术在术前预先进行手术的设计，并构建一个可以精确引导骨折复位与钢钉植入的导向器，从而可以采用经皮微创的方法，无需传统的切开皮肤就可以实现骨折的复位与固定手术”。江苏省数字医学学会主任委员王黎明教授的这个设想很快得到专家组的认可。
手术做完没有传统手术的巨大伤口，仅有四个针眼，手术全过程仅用了半个小时，也减少了传统手术当中反复使用X线进行透视的缺点，保证了患者的身体健康。
在医学专家眼里，未来3D打印的最高阶段是生物打印，也就是用患者的组织、患者的干细胞做原料，打印出跟原来基本一样的器官。
“简单地说，就是心脏坏了打印一个心脏，血管坏了打印一根血管，肾脏坏了打印一个肾脏，骨头坏了打印一根骨头，到这种地步了我们相信，那绝对是一个革命。”王黎明说。
据他介绍，南京市第一医院已经逐步尝试开展将3D打印技术打印出来的假体，直接填充在手术缺损的部位，也就是说，今后想做什么形状的骨骼都可以，患者可依靠这一技术实现“私人定制”，而不是使用现在统一规格的流水线产品。
这种技术也被应用到动物的治疗上。
今年6月，南京市红山动物园的丹顶鹤“君君”因为调皮将自己的鸟喙折断受伤，导致无法进食。如果持续下去，它将有生命危险。最终，相关技术工程师通过扫描、设计等步骤为丹顶鹤用3D打印定制了1:1比例的鸟喙。而与以往不同的是，此次定制的鸟喙使用了钛合金的金属材料，它将更加安全。通过手术，丹顶鹤君君已经将3D打印鸟喙装上。据悉，它已经慢慢适应自己新“长出”的鸟喙，逐渐可以喝水进食。