3D打印再掀產(chǎn)業(yè)革命潮，材料瓶頸亟待突破

　　3D打印的比基尼可以穿？3D打印的巧克力可以吃？沒錯，這是真的！

　　這，僅僅是3D打印技術(shù)在文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)上的應用。在2013世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會上，多位專家認為，3D打印技術(shù)更大的價值會體現(xiàn)在工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域，而當下亟待解決的是3D打印材料瓶頸。

　　3D打印應用前景廣闊

　　目前3D打印技術(shù)在文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的應用尚處起步階段，已有的應用包括3D照相館、時裝、玩具、藝術(shù)品復制等，其他應用領(lǐng)域的市場前景十分巨大。

　　“3D打印應用到文化創(chuàng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，對該行業(yè)來說是一個革命性的進步?！痹趪H3D打印大會文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)專題討論會上，業(yè)內(nèi)人士一致認為。

　　多位專家認為，目前3D打印技術(shù)在文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的應用尚處起步階段，已有的應用包括3D照相館、時裝、玩具、藝術(shù)品復制等，其他應用領(lǐng)域的市場前景十分巨大。

　　在杭州先臨三維有限公司總經(jīng)理李濤看來，3D打印在文化創(chuàng)意領(lǐng)域的應用非常多，既包含了個性化的定制和制造，也包含像珠寶首飾這種現(xiàn)代藝術(shù)品的生產(chǎn)和制造，還有古代藝術(shù)的再現(xiàn)，如文物等高端藝術(shù)品的衍生品。

　　3D打印應用于文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的意義大致有三個方面。首先，該技術(shù)能夠為獨一無二的文物和藝術(shù)品建立一個真實準確完整的三維數(shù)字檔案，隨時隨地并且高保真的把這個數(shù)字模型再現(xiàn)為實物。第二，3D打印技術(shù)取代了傳統(tǒng)的手工制模工藝，在作品精細度、制造效率方面帶來了極大的改善和提升。第三，該技術(shù)帶來了大量的跨界整合和創(chuàng)造的機會，給藝術(shù)家們帶來了更為廣闊的創(chuàng)作空間，在文物和高端藝術(shù)品的復制修復衍生品開發(fā)方面的作用尤為明顯。

　　將3D打印技術(shù)應用于巧克力制作的英國Choc Edge Ltd公司創(chuàng)始人郝亮稱，3D打印給我們帶來很多自由的空間來做創(chuàng)意產(chǎn)品，“它可以成為一個高附加值的產(chǎn)品，一切取決于你的創(chuàng)意。”

　　生物3D打印市場空間大

　　當3D打印與醫(yī)學影像建模、仿真技術(shù)結(jié)合之后，就能夠在人工假體、植入體、人工組織器官的制造方面產(chǎn)生巨大的推動效應。

　　3D打印技術(shù)在生物醫(yī)學中的應用，最神奇的無疑就是人工器官的制造。重要的是，通過使用病人自身干細胞打印的人體器官，器官移植后基本不會出現(xiàn)排異反應。目前國際上已有共識，只有通過生物3D打印，才可能真正解決人體的器官移植問題。

　　在生物醫(yī)學專題討論中，杭州電子科技大學生物制造研究所教授徐銘恩直言：“生物3D打印是3D打印技術(shù)研究中最前沿的領(lǐng)域?！?/p>

　　為什么做生物3D打印？徐銘恩總結(jié)為兩點：第一，生物醫(yī)學領(lǐng)域的市場規(guī)模特別巨大。“我想任何一項技術(shù)出來，有兩個最賺錢的領(lǐng)域，一個就是醫(yī)學、一個就是軍事?！毙煦懚魅缡钦f。根據(jù)美國衛(wèi)生部調(diào)查，2009年，美國在醫(yī)療衛(wèi)生方面的開支達2.5萬億美元，約占美國當年GDP的17.6%、國民收入的40%。美國衛(wèi)生部進一步預測，到2018年，美國在醫(yī)療衛(wèi)生方面的支出將達GDP的20.3%，市場空間非常巨大。

　　第二，生物3D打印應用前景特別巨大。由于生物3D打印技術(shù)具有快速、準確，及擅長制作復雜形狀實體的特性，使它在生物醫(yī)學領(lǐng)域有著非常廣泛的應用前景。由于每個人的身體構(gòu)造、病理狀況都存在特殊性和差異化，當3D打印與醫(yī)學影像建模、仿真技術(shù)結(jié)合之后，就能夠在人工假體、植入體、人工組織器官的制造方面產(chǎn)生巨大的推動效應。

　　杭州電子科技大學生物制造研究所近年一直專注于生物3D打印領(lǐng)域的研究和應用，主要是細胞3D打印技術(shù)。據(jù)介紹，細胞3D打印的應用領(lǐng)域有以下幾方面：一是實驗室領(lǐng)域，可為再生醫(yī)學、組織工程、干細胞、癌癥等領(lǐng)域提供很好的研究工具；第二，可以為構(gòu)建和修復組織器官提供新的臨床醫(yī)學技術(shù)；第三，開發(fā)全新的高成功率的技術(shù)。此外，細胞3D打印技術(shù)在藥物研發(fā)領(lǐng)域的應用也非常廣泛。

　　3D打印應與傳統(tǒng)工藝結(jié)合

　　3D打印與傳統(tǒng)加工工藝不是取代的關(guān)系，而是結(jié)合的關(guān)系。比如，金屬3D打印應與熱加工相結(jié)合，反過來熱加工也要與金屬3D打印相結(jié)合。

　　“3D打印與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合是3D打印的發(fā)展方向?！痹诠I(yè)制造專題演講中，清華大學教授顏永年如是說。他是中國最早開始從事3D打印技術(shù)研究的權(quán)威學者。

　　在他看來，任何一項新技術(shù)的發(fā)展都不能脫離已有的技術(shù)孤立地發(fā)展，與原有技術(shù)互相補充是基本的發(fā)展理念?！?D打印與傳統(tǒng)加工工藝不是取代的關(guān)系，而是結(jié)合的關(guān)系。比如，金屬3D打印應與熱加工相結(jié)合，反過來熱加工也要與金屬3D打印相結(jié)合?！?/p>

　　華中科技大學教授史玉升教授認為，中國制造業(yè)產(chǎn)值居世界首位，但想要長期保持優(yōu)勢地位，依靠傳統(tǒng)技術(shù)難以為繼，必須借助3D打印等先進技術(shù)。他認為，在中國制造業(yè)中，能夠從起步階段就與世界處于同一水平的只有3D打印。

　　在史玉升看來，工業(yè)級3D打印技術(shù)的意義在于：3D打印是提升我國創(chuàng)新能力，實現(xiàn)從“中國制造”走向“中國創(chuàng)造”的重要途徑；可極大地降低產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新成本，縮短創(chuàng)新研發(fā)周期；簡化制作，提高產(chǎn)品質(zhì)量與性能；制造出傳統(tǒng)工藝無法加工的零部件，極大增強了工藝實現(xiàn)能力；提高難加工材料可加工性，拓展了工程領(lǐng)域綠色的制造模式；變革傳統(tǒng)制造模式，形成新型制造體系。

　　材料瓶頸制約3D打印發(fā)展

　　未來3D打印的真正發(fā)展將在高端領(lǐng)域，而高端打印材料的發(fā)展尚無法滿足3D打印技術(shù)發(fā)展的需要。

　　理論上來說，所有的材料都可以用于3D打印，例如塑料、高分子材料、木材、玻璃、巧克力、陶瓷、石膏、金屬，以及生物材料等。

　　然而，目前業(yè)內(nèi)人士已普遍認識到，材料瓶頸已經(jīng)成為限制3D打印發(fā)展的首要問題，因為未來3D打印的真正發(fā)展將在高端領(lǐng)域，而高端打印材料的發(fā)展尚無法滿足3D打印技術(shù)發(fā)展的需要。

　　在昨日專設(shè)的“材料專題”上，深圳光華偉業(yè)董事長楊義滸說：“3D打印由設(shè)備、軟件、材料等三部分組成，其中材料是不可或缺的環(huán)節(jié)，而現(xiàn)在業(yè)界主要研究的是設(shè)備和軟件，對材料研究還不夠重視?！?/p>

　　他認為，目前3D打印材料的問題表現(xiàn)在五個方面：第一，可適用的材料成熟度跟不上3D市場的發(fā)展；第二，打印流暢性不足；第三，材料強度不夠；第四，材料對人體的安全性與對環(huán)境的友好性的矛盾；第五是材料標準化及系列化規(guī)范等。

　　通過與設(shè)備廠商的交流，楊義滸發(fā)現(xiàn)，3D打印材料的發(fā)展離不開耗材的支持，好的耗材應具備4個方面的特點。其一，耗材應該無毒、環(huán)保；其二，材料性能要穩(wěn)定，能夠滿足打印機持續(xù)可靠運行；其三，材料功能應該是越來越豐富，例如現(xiàn)在已對部分材料提出了導電、水溶、耐磨等要求；其四，經(jīng)濟性要好，客戶用得起。

　　金屬材料是工業(yè)級3D打印的主要原料之一。據(jù)專家介紹，金屬材料的種類很多，比如強度鋼用于注塑模具成形；不銹鋼材料因為具有很好的抗腐蝕和機械性能、高強度的韌性，主要用其制造中空的手術(shù)器械、渦輪發(fā)動機，及渦輪發(fā)動機零配件；鋁合金材料應用在航空航天、汽車制造領(lǐng)域，用于結(jié)構(gòu)驗證和設(shè)計驗證；鈦合金材料主要應用在航空航天領(lǐng)域。

　　研究3D打印金屬粉末材料的浙江冶金研究院總經(jīng)理顧小龍說：“目前國內(nèi)的3D打印金屬粉末是由國外廠家壟斷的，外國廠商在銷售3D打印設(shè)備的時候，基本上就搭售了粉末產(chǎn)品，價格也比較貴，限制了國內(nèi)3D產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而且，3D打印對粉末材料的粒度分布、松裝密度、氧含量要求也非常高，國內(nèi)3D產(chǎn)業(yè)需要快速發(fā)展的話，金屬粉末材料的國產(chǎn)化尤為迫切?！?/p>

來源：上海證券報

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