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2021/03/30

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3D打印:从想象到现实 - 广州国际3D打印展

广州国际3D打印展览会即将在2022年3月3-5日在中国进出口商品交易会展馆B区举行。邀您关注今日3D打印展新资讯:

 

  3D打印既是调整制造业结构,促进制造业由大变强的重要手段,又是适合多品种、个性化制造,为创新设计释放巨大空间的新型业态。它是创新的利器,也是创业的平台,抓住3D打印技术发展所带来的机遇,突破发展瓶颈,最大限度挖掘社会资源中蕴藏的创新创业潜力。


  3D打印技术,是一项不同于以往的新型制造技术,它与传统的工业制造有何区别?山西增材制造研究院院长宫涛对此解答,3D打印名为增材制造,以数字模型文件为基础,采用金属、高分子等材料,进行逐层打印、堆积,形成实体实物,是数字和制造紧密结合的体现。完成一项打印工作,首先要通过计算机对所设计物品的结构进行建模,形成三维图形,在此基础上进行分层切片,形成每一层的数据,数据传送到打印机,打印机按照数据,原材料逐层堆积,最终形成产品。山西雅韵雕医疗科技有限公司工程师罗伟认为,增材制造技术最大的特点是,不再需要传统工具及繁琐加工工序,它能有效地解决复杂零件加工成型问题,甚至可以突破一些技术上的限制。


  打印融合交互发展带来颠覆性创新


  3D打印对大多数人来说还很陌生,随着它快速发展,将给产业发展、工业制造,甚至百姓生活带来巨大影响。宫涛认为,3D打印技术最大的优势是制造复杂结构、个性化定制和创意设计,目前在航天、航空、医疗领域里,传统工艺无法完成的复杂结构,通过3D打印可以轻松实现。


  近年来,3D打印技术与智能化以及新材料、新工艺不断融合、交互发展,给传统制造技术带来了颠覆性的创新。3D打印技术无论是在基础研究、关键技术还是产业发展方面都取得了飞速发展。在基础研究方面,新工艺、新原理、新材料和新应用不断涌现。在制造方面,呈现出从工业品向消费品发展、从小型产品向大型产品发展的势头。国际知名企业波音公司采用3D打印技术制造飞机部分零件,米其林公司利用3D打印技术进行轮胎生产,美国“太空制造”公司还成功在太空环境下完成了大型物体的3D打印。2020年5月下旬,一家新西兰公司“火箭实验室”在新西兰东海岸发射全球首枚3D打印电池动力的“电子号”火箭。这枚火箭制造成本低、发射周期短,被业界评价为人类火箭技术发展史上的一大进步。


  3D打印迅速发展,开辟出神奇的世界,这项技术也一直被视为一项关键性的技术。在德国,有78%的企业认为3D打印将对商业模式和价值链产生深远的影响,一项最新统计显示,每三家德国企业中就有一家使用3D打印技术。新华社法兰克福分社记者沈忠浩向记者介绍,最近,在德国北部的一座城市,一家建筑公司使用3D打印技术建造了一座居民楼,有评论认为,3D建筑打印机从根本上改变了建筑方式和住宅建设的过程。去年以来,在新冠肺炎疫情的背景下,德国一些制造企业利用3D打印设备实现了快速的生产切换,开始生产市场上较为紧缺的医疗防护用品,德国大众汽车公司利用生产塑料零部件和样车的3D打印机,生产呼吸机的零配件和其他医疗用品配件。巨大的市场空间,让越来越多的企业涌入了3D打印的行列,个性化定制的商业模式也让世界各大先进制造企业纷纷引入3D打印,这不仅意味着生产的产品将以“1”为单位,也意味着整个制造业的生态系统将发生改变。


  “我国3D打印近年来快速发展,虽与美国、德国同处第一集团,但还存在原创性技术不够,特别是高端产品跟国外还有距离。”清华大学工程机械系教授林峰说。罗伟也表示赞同,他认为正是原创性不高才导致商业化的程度和前端应用不算太多,打印设备的精度、稳定性和速度方面跟国外还是有一定的差距。宫涛则认为,3D打印目前面临着成本高、打印慢的一些困难,许多企业不乐于接受,反观德国,70%以上的企业积极参与技术开发,我们更应该积极推动,树立新的理念,拥抱这项新的技术。


  骨科手术实现“私人订制”


  3D打印技术应用,山西的探索走在全国前列。


  2019年,山西医科大学第二医院骨科完成我省首例个性化设计3D打印肿瘤假体植入重建手术,这标志着我省骨科领域个性化3D打印假体技术时代的到来。这位病人小腿有个骨肿瘤需要切除,如果要同种的异体骨代替,愈合可能会存在问题,正是有了3D打印技术,医生按照他对侧自体骨头形状打印出假体,非常匹配地把它放进去。山医大二院通过3D打印出国内首款同患者自体骨组织,解剖结构一致的钛合金植入假体,打印所用的“墨水”,源于患者体内提取的自体骨组织,它能够固定细胞的位置,最终重组为功能器官。打印“原料”来自患者自身,不用担心排异反应的发生。“3D打印技术对培养医工结合的全能型人才有着非常大的帮助。”山医大二院骨科病区主任吕智说。


  3D打印在文物保护、医学领域崭露头角。下一步山西的3D打印重点开发和应用方向该从哪里发力?林峰教授建议,山西在医用3D打印技术的应用上取得一定进展。山西在煤炭产业和重工产业、机械制造产业有着很强的优势,这些领域都能和3D打印有更好接触、更好衔接,特别是给传统铸造产业发展提供了很多先进技术和更好发展的渠道,能带动传统产业技术升级发展。3D打印技术是材料、设备、打印、服务一条龙生产线,如果能结合当地资源特点和产业特点,就能发挥出3D打印的技术优势,挖掘出更大的产业优势,一定能从中找到发展机会。


  给3D打印加点“料”


  3D打印技术在制造业的普及程度,关键还是取决于新兴材料的发展,3D打印材料也是3D打印技术创新的核心要素。


  光敏树脂,在医疗模具、珠宝首饰领域广泛应用。它的金属粉末应用到航空航天、汽车特殊工装和医疗植入,制成的线材可用于文物复原、雕塑和文艺创作。很长一段时间3D打印材料全部依赖进口,是3D打印领域发展的“卡脖子”技术难题,如今,我国自主生产的3D打印材料正在取代甚至是超越进口产品。山西增材制造研究院实验室副主任朱岳说:“进口光敏树脂每公斤价格高达3000元,现在我们自主研发的光敏树脂打印精度、力学性能各方面都非常优秀,但是价格只有原来的十分之一。”


  作为3D打印产业上游的材料,它的丰富性支撑着整个中游和下游的发展,如何让材料和设备能够精准地匹配?宫涛认为,这是3D打印行业发展非常重要的环节,目前打印材料、打印设备局限性还很大,有许多好材料无法用现有的打印机来打印。下一步,一定是要根据材料的基因、材料特点,设计出加工工艺和控制点,与设备、质控厂家共同合作,形成新的更加高端的打印机,才是今后发展的方向。

文章来源:山西新闻网


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