新華社：3D打印，萬物皆可

來源：新華社
《瞭望東方周刊》記者史佳慶 編輯陳融雪

△上海,，中國首家 3D 打印文化博物館

2023年7月12日，西北工業(yè)大學(xué)本科錄取通知書樣式發(fā)布。除體現(xiàn)學(xué)校航空,、航天,、航海的特色外，該錄取通知書還藏著一份“驚喜”,。

“憑錄取通知書,，2023年本科新生在報到現(xiàn)場可以抽取專屬盲盒�,！睂W(xué)校招辦相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,，盲盒內(nèi)容包括：殲20Q·3D打印楊偉總師簽名版模型、運-20Q·3D打印唐長紅總師簽名版模型,、直20Q·3D打印鄧景輝總師簽名版模型等,。

備受學(xué)生“追捧”的3D打印，也稱增材制造,，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù),。

打印食物,、打印火箭、打印汽車……萬物皆可3D打印,。在數(shù)字經(jīng)濟(jì)方興未艾,、智能制造大行其道的背景下，3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正悄然提速,。

3D打印食品

近年來,，在環(huán)保、健康,、安全,、效率的新型飲食理念指引下，創(chuàng)新食品3D打印迅速崛起,。

浙江省科技館的參觀者發(fā)現(xiàn),，科技館內(nèi)六臺巧克力3D打印機(jī)給他們提供了更新潮的科普體驗。

“參觀者有多種選擇,，可以打印出宇航員,、飛碟、火箭或坦克等多種造型的巧克力,�,！弊鳛樵O(shè)備的提供方，杭州時印科技有限公司CEO李景元告訴《瞭望東方周刊》,，3D打印給食物帶來更加豐富的造型,、更富吸引力口感的同時,，也讓參觀者更有興趣了解科技知識。

據(jù)介紹,，這款“盼打”自助式巧克力3D打印機(jī)從設(shè)計,、支付到打印一氣呵成，經(jīng)營者無需值守,，可廣泛應(yīng)用于科技教育,、文旅和商業(yè)綜合體等領(lǐng)域。

在文旅類場景里,，巧克力3D打印已十分常見,。

中國國家版本館杭州分館文潤閣的文創(chuàng)空間，就給參觀者提供了3D打印“文物巧克力”的新選擇,。參觀者通過微信掃碼選擇自己喜歡的模型進(jìn)行現(xiàn)場打印,，只需等待三至五分鐘，就可以打印出版本館建筑模型或者戰(zhàn)國越王青銅劍等以館藏文物為原型的精致巧克力,。

在蘇州博物館,、南京博物院和云南省博物館里，參觀者可以打印出博物館藏品造型的巧克力,；在上海海洋水族館里,，則可以打印出海馬、魔鬼魚,、鯨魚,、烏龜、海豚等海洋生物造型的巧克力,。

“在銀泰,、萬達(dá)等商業(yè)綜合體場景里，我們會結(jié)合時尚的IP內(nèi)容,，打造IP造型的3D食品,；熱門電影上映期間，我們還會做電影里的人物造型巧克力,�,！崩罹霸�說。

火箭,、汽車皆可打印

“目前,，3D打印技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，涉及我們?nèi)粘Ｉ�活中的衣食住��,、航天,、汽車制造,、醫(yī)療,、建筑等方面。”東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授張亞梅告訴《瞭望東方周刊》,。

2023年,，當(dāng)?shù)貢r間3月22日，世界首枚3D打印火箭“人族一號”第三次嘗試發(fā)射,，但未能成功進(jìn)入軌道,。美聯(lián)社報道稱，“人族一號”火箭高33.5米,，85%的組成部分由3D打印而成,，連火箭的發(fā)動機(jī)也由3D打印技術(shù)制造。

在新能源電池,、文物修復(fù),、人類器官等領(lǐng)域，3D打印也在不斷嘗試和實踐,。

“我們的‘玲瓏’系列超微型3D打印電池,，是專為植入式醫(yī)療機(jī)器人開發(fā)的定制化電池。由于醫(yī)療機(jī)器人體積小,，需要的電池體積更小,，目前只有3D打印技術(shù)能夠解決這種三維尺寸小于4毫米的電池一體化制造及封裝難題�,！备吣軘�(shù)造（西安）技術(shù)有限公司首席運營官令旗告訴《瞭望東方周刊》,。

據(jù)介紹，該公司還制作過一款體積小,、續(xù)航久,、放電倍率高的微型電池。借助這種3D打印電池的幫助,，膠囊機(jī)器人可對人體消化道內(nèi)部細(xì)節(jié)進(jìn)行視頻觀測,，為醫(yī)生診斷提供更加可靠細(xì)致的信息。

在安徽,，合肥悠遙科技公司的輕型電動汽車——XEV-YOYO,，是全球第一款車身內(nèi)外飾件都使用3D打印技術(shù)量產(chǎn)的電動汽車；洛陽龍門石窟里,，借助數(shù)字化3D打印技術(shù),，一尊流散百年的無量壽佛實現(xiàn)了“身首合璧”；為了讓更多人了解山東省省級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)項目萊西木偶戲,，萊西木偶戲第五代傳承人姜玉濤運用3D打印制作木偶內(nèi)部機(jī)關(guān)軸承,，提升了木偶表演的難度和視覺效果……

2月13日，山東青島城市傳媒廣場云岡石窟藝術(shù)館,，3D打印的云岡石窟第3窟,，9.93米的主佛阿彌陀佛造像面部圓潤豐滿,，神態(tài)超然

3D打印已經(jīng)成為人們身邊的高科技，進(jìn)入尋常百姓家,，改變?nèi)藗兊纳�活方式�?br />
顛覆傳統(tǒng)制造

在2023中關(guān)村論壇展覽會的重慶展區(qū)內(nèi),，一臺3D打印設(shè)備引來群眾紛紛駐足。

這臺可實現(xiàn)2微米超高精度3D打印的精密設(shè)備,，來自重慶摩方精密科技股份有限公司,。

據(jù)了解，該款3D打印設(shè)備采用了面投影微立體光刻技術(shù),，使用了高精度紫外光刻投影系統(tǒng)——將需打印的模型分層投影至樹脂液面,，即可快速微立體成型，實現(xiàn)從數(shù)字模型加工成三維復(fù)雜的工業(yè)樣件,。

與傳統(tǒng)打印技術(shù)相比,， 3D打印因有立體構(gòu)型，需事先用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件創(chuàng)建三維模型,，然后把原料裝入機(jī)身,，通過計算機(jī)控制，用激光注射器將原料一層一層累積起來,，把計算機(jī)上的藍(lán)圖變成實物,。整個過程中，計算機(jī)會自動計算每個步驟的尺寸和位置,，確保制造之物的精準(zhǔn),。

“3D打印技術(shù)相對于傳統(tǒng)的制造技術(shù)，其突出的優(yōu)勢是不需要模板,，可以直接通過打印機(jī)進(jìn)行逐層打印堆疊,，從而實現(xiàn)制造�,！� 張亞梅告訴《瞭望東方周刊》,，這種先進(jìn)的工藝，對于各種異形構(gòu)件或者器件的生產(chǎn)而言,，優(yōu)勢尤為明顯,。

“首先是不需要模板，實現(xiàn)了設(shè)計的自由,；其次是可以直接打印,，既節(jié)省了模板材料，也節(jié)省了人工,，提高了制造效率,。” 張亞梅稱,，目前,，全球范圍都存在制造工人短缺的問題,，而3D打印制造技術(shù)很好地解決了這一社會性難題。

“購入3D打印機(jī)后,，以前需要六萬元購買的機(jī)器配件，現(xiàn)在幾百元就可以打印出來,�,！弊哌M(jìn)億滋（蘇州）食品有限公司的燈塔工廠，廠長李云龍對《瞭望東方周刊》說,，以前論件買零件,，現(xiàn)在按斤買塑料線，工廠已節(jié)省了數(shù)百萬元（人民幣）,。

“傳統(tǒng)的烘焙類產(chǎn)品,，人們都是用手工制作。現(xiàn)在,，我們可以通過數(shù)字化方式將其呈現(xiàn),。”李景元表示,，一臺食品3D打印機(jī)可以做20多種不同類型食品——把食材配方做成打印“墨水”,，輸入食譜，按下按鈕,，余下的烹制可以全交給程序,。

據(jù)李景元介紹，食品3D打印機(jī)工作的原理是將原材料通過一定的溫度融化,，利用高通量3D打印噴嘴從底部開始一層層堆積成型,，實現(xiàn)高立體效果。食品3D打印機(jī)可打印出消費者喜歡的不同形態(tài)產(chǎn)品,，不僅方便快捷,，還能實現(xiàn)自定義個性化操作。

3D打印技術(shù)為低成本,、高效率地制造具有獨特結(jié)構(gòu)和高性能的電池,，也開辟了新途徑�,！半姌O生產(chǎn)需要涂布,、烘烤、錕壓,、分切,、卷繞或疊片等五六個制造環(huán)節(jié)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多,、能耗高,、占地面積大,，且不具備柔性產(chǎn)能�,！� 令旗告訴《瞭望東方周刊》,，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，他們研發(fā)的全新一代電池3D打印設(shè)備,，可實現(xiàn)10μm級高精度,、高設(shè)計自由度的全固態(tài)電池一體化智造。

據(jù)介紹,，該款設(shè)備具有廣泛的材料適配性,，無需特殊改性調(diào)整，即可直接使用不同材料實現(xiàn)電池的一體化制造,，可為電動汽車,、電動航空、智能穿戴設(shè)備等領(lǐng)域提供更優(yōu)質(zhì)的電池產(chǎn)品,。

“和傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比,，3D 打印給電池制造帶來的優(yōu)勢包括流程更加快速簡單、成本更加低廉,、可定制,、更智能、更安全,。尤其值得一提的是,，通過3D 打印一體化完成復(fù)雜電極結(jié)構(gòu)的制備，還能實現(xiàn)低污染和低能耗,�,！绷钇煺f。

瓶頸亟待突破

我國高度重視3D打印技術(shù)發(fā)展,。

2021年3月,，《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》發(fā)布，明確發(fā)展增材制造在制造業(yè)核心競爭力提升與智能制造技術(shù)發(fā)展方面的重要性,，將增材制造作為未來規(guī)劃發(fā)展的重要領(lǐng)域,。

在地方政策層面，廣東,、江蘇,、重慶、浙江,、山東,、上海、陜西等多地政府都在政策文件中明確了增材制造在整體高端制造業(yè)發(fā)展中的重要地位。

在政策的助推下,，國產(chǎn)3D打印機(jī)不斷涌現(xiàn),，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用迅速擴(kuò)大。

中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書處郭丹表示,，盡管全球風(fēng)投機(jī)構(gòu)的投資動作不斷放緩,，但國內(nèi)機(jī)構(gòu)對于3D打印產(chǎn)業(yè)的投資仍保持平穩(wěn)增長。

郭丹說,，2022年,，我國3D打印企業(yè)融資總額達(dá)到64億元，相比2021年的48億元增長了33%,。

中國工程院院士、西安交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院原院長盧秉恒教授被稱為“中國3D打印之父”,。他認(rèn)為,，中國3D打印技術(shù)的科研水平已居世界前列，但在工藝裝備,、工程應(yīng)用方面還有很大的發(fā)展空間,。為此，中國3D打印技術(shù)需要制定技術(shù)發(fā)展路線圖,，規(guī)劃基礎(chǔ)研究,、產(chǎn)業(yè)化、工程應(yīng)用的發(fā)展路線,，從而使其真正產(chǎn)業(yè)化,。

盧秉恒表示，3D打印技術(shù)為高端制造提供了新路徑,。萬物皆可3D打印,，要合理地運用不同的制造方式，發(fā)揮各自優(yōu)勢來進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn),。

3D打印的發(fā)展尚存在一些瓶頸,。

“在一些領(lǐng)域，尚需加強(qiáng)增強(qiáng)工藝與3D打印工藝的協(xié)同,。但實際上,，協(xié)同并不容易，有些增強(qiáng)措施會干擾打印過程,�,！� 張亞梅對《瞭望東方周刊》舉例道，在3D打印建筑領(lǐng)域,，鋼筋增強(qiáng)3D打印混凝土就存在明顯的問題,，打印出的產(chǎn)品性能遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)方式生產(chǎn)的鋼筋增強(qiáng)混凝土。

此外,，由于3D打印采用的是層層堆疊的建造方式,，界面問題成為一個普遍難題,。

“雖然技術(shù)上有解決界面問題的策略，但大尺寸打印時,，往往問題較為復(fù)雜,，還需要從材料、工藝等方面系統(tǒng)解決,�,！� 張亞梅說。

在應(yīng)用過程中,，3D打印技術(shù)如何做好知識產(chǎn)權(quán)保護(hù),，也備受關(guān)注。對此,，北京三帝科技股份有限公司創(chuàng)始人,、董事長宗貴升在2023中國經(jīng)濟(jì)傳媒大會上提出了兩個建議：一是通過融合區(qū)塊鏈技術(shù)的方式進(jìn)行保護(hù)；二是在法律上對原創(chuàng)的知識產(chǎn)權(quán)申請專利保護(hù),。

“隨著3D打印技術(shù)成本的逐步下降,，不少3D打印產(chǎn)品的價格已經(jīng)接近甚至低于傳統(tǒng)制造的價格。我相信,，五年內(nèi),，3D打印技術(shù)將覆蓋大部分制造領(lǐng)域�,！� 李景元表示,，未來， 3D打印技術(shù)將更好地造福人們的生活,。