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,。”作為設(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,。”李景元說,。

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�活中的衣食住行、航��,、汽車制造,、醫(yī)療、建筑等方面,�,！睎|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)療機器人開發(fā)的定制化電池,。由于醫(yī)療機器人體積小,，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,，需事先用計算機輔助設(shè)計軟件創(chuàng)建三維模型,，然后把原料裝入機身，通過計算機控制,，用激光注射器將原料一層一層累積起來,，把計算機上的藍(lán)圖變成實物。整個過程中,，計算機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打印機后，以前需要六萬元購買的機器配件,，現(xiàn)在幾百元就可以打印出來,。”走進(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�,，F(xiàn)在,，我們可以通過數(shù)字化方式將其呈現(xiàn)�,！崩罹霸�表��,，一臺食品3D打印機可以做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,。”令旗說,。

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)投機構(gòu)的投資動作不斷放緩，但國內(nèi)機構(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,，尚需加強增強工藝與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,。