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3D新聞

小到一枚螺絲釘,大到火箭發(fā)動(dòng)機(jī),3D打印技術(shù)為何如此強(qiáng)大?

星之球科技 來(lái)源:科學(xué)在最前沿2021-03-24 我要評(píng)論(0 )   

導(dǎo)語(yǔ):你有沒(méi)有想象過(guò)這樣一種場(chǎng)景,將你需要的物品的圖紙輸入打印機(jī),就可以打印出你想要的實(shí)物。這看起來(lái)有些不可思議,但它確確實(shí)實(shí)已經(jīng)進(jìn)入到我們的生活了。3D打印...

導(dǎo)語(yǔ):你有沒(méi)有想象過(guò)這樣一種場(chǎng)景,將你需要的物品的圖紙輸入打印機(jī),就可以打印出你想要的實(shí)物。這看起來(lái)有些不可思議,但它確確實(shí)實(shí)已經(jīng)進(jìn)入到我們的生活了。3D打印,打印的原理和普通的打印機(jī)差不多,打印的結(jié)果卻完全不同。普通打印機(jī)打印出來(lái)的,都是平面圖像。3D打印機(jī)打印出來(lái)的,卻是真實(shí)的物體!3D打印機(jī)功能非常強(qiáng)大,小到家用物品,大到火箭飛機(jī),通通都可以打印出來(lái)。甚至于可以打印細(xì)胞,打印人體器官。

013D打印技術(shù)的發(fā)展

1、初創(chuàng)階段

1986年,美國(guó)人查克·赫爾在工作時(shí)突然萌生了一個(gè)非常大膽的想法,能否用打印機(jī)來(lái)打印出所需要的物品。很快,在這一年,他發(fā)明了3D打印技術(shù)。他的想法是用液態(tài)樹(shù)脂和固態(tài)激光,來(lái)進(jìn)行立體的打印。同時(shí)他獲得了3D打印的專利,并成立了第一家從事3D打印技術(shù)的公司。

2、九十年代

自查克·赫爾發(fā)明3D打印技術(shù)之后,很快,關(guān)于這項(xiàng)技術(shù)的研究就迅速擴(kuò)展了。1992年,麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)了第一臺(tái)3D打印機(jī),并獲得了3D印刷技術(shù)專利。兩年后,ZCorp公司經(jīng)過(guò)艱難的談判,終于從麻省理工學(xué)院獲得了生產(chǎn)3D打印機(jī)的唯一授權(quán)。從此刻開(kāi)始,3D打印技術(shù)正式進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段。

3、進(jìn)入二十一世紀(jì)

2005年,ZCorp公司推出了全球首款彩色3D打印機(jī),2010年,全球第一款3D打印汽車成功問(wèn)世。3D打印技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新紀(jì)元,隨著打印汽車的出現(xiàn),各種大型的機(jī)械和物品紛紛被3D打印機(jī)“創(chuàng)造”出來(lái)。2011年,南開(kāi)普敦大學(xué)成功用3D打印機(jī)打印出一架飛機(jī),2012年,蘇格蘭的科學(xué)家用3D打印機(jī)成功打印出人體肝臟。各種不可思議的物品,似乎都可以被復(fù)制出來(lái)。

023D打印的適用領(lǐng)域

1、航天技術(shù)

3D打印在航天技術(shù)上的應(yīng)用正在不斷地?cái)U(kuò)大,2014年NASA用3D打印機(jī)打印出一架天文望遠(yuǎn)鏡,開(kāi)啟了3D打印技術(shù)在航天技術(shù)上應(yīng)用的先河。這架3D打印的天文望遠(yuǎn)鏡,性能比用普通方法制造出的天文望遠(yuǎn)鏡更優(yōu)良,結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。幾個(gè)月后,NASA又完成了全球首款3D打印的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的試車工作。2015年,英國(guó)的一個(gè)航天愛(ài)好者團(tuán)隊(duì),用3D打印技術(shù)成功打印出了一枚火箭,并嘗試點(diǎn)火發(fā)射。未來(lái),3D打印技術(shù)在航天領(lǐng)域?qū)?huì)大規(guī)模應(yīng)用,它不單單可以打印火箭,甚至可以打印飛船。或者可以直接在太空中打印空間站,這樣就可以免去復(fù)雜的空間站裝配工作,打印出的空間站將更加簡(jiǎn)單,性能也更加可靠。

2、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用,將有望解決很多疑難雜癥。用3D打印技術(shù),可以打印出人體組織或者人體器官。換句話說(shuō),它可以批量生產(chǎn)人體“配件”當(dāng)人體的某一部分損壞時(shí),只需要取出一個(gè)細(xì)胞,就可以打印出人體幾乎全部的器官和部位。2017年,瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的博士生科爾斯成功打印出一顆人工心臟。醫(yī)生甚至可以將患者的患病部位用3D打印模型完全復(fù)制出來(lái),在體外進(jìn)行完整的手術(shù)模擬,以獲得最佳的手術(shù)方案,減輕手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

3、微電子行業(yè)

微電子行業(yè)最主要的一個(gè)東西就是芯片,芯片是電子設(shè)備的大腦。不論是個(gè)人電腦、手機(jī)還是小型的嵌入式設(shè)備,沒(méi)有芯片就形同虛設(shè)。芯片的制造是非常困難的,它的刻錄都是納米級(jí)的。一塊指甲蓋大小的芯片,就要集成將近上千億個(gè)電路,這就相當(dāng)于在指甲上畫(huà)上幾萬(wàn)幅《清明上河圖》這對(duì)技術(shù)的考驗(yàn)實(shí)在太大了。3D打印,就可以幫助解決這個(gè)問(wèn)題。隨著技術(shù)的完善,3D打印將能夠完成納米級(jí)別的打印,甚至可以直接復(fù)制出筆記本電腦。而且,打印出來(lái)的筆記本電腦,居然還可以用。

033D打印面臨的問(wèn)題

1、材料成本昂貴

3D打印的打印材料可不是普通的油墨,而是金屬、陶瓷、樹(shù)脂等特種材料。這些材料要滿足打印機(jī)的打印標(biāo)準(zhǔn),就要進(jìn)行反復(fù)的加工,而不是直接將材料扔進(jìn)打印機(jī)里那么簡(jiǎn)單。比如,金屬材料,就要先將金屬磨成粉狀,然后再放入打印機(jī)。有些材料的價(jià)格非常昂貴,這就導(dǎo)致了使用打印機(jī)的費(fèi)用非常高。昂貴的成本、昂貴的使用費(fèi)用,使得很多人對(duì)其望而卻步。除了一些像航空航天這樣的特種工程可以承擔(dān)的起,普通的民眾是無(wú)法承擔(dān)如此貴重的開(kāi)銷的。如果3D打印的成本降不下來(lái),它將永遠(yuǎn)無(wú)法普及。

2、打印機(jī)亟待革新

打印機(jī)也是限制3D打印技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要因素,目前的3D打印機(jī),根本就不能按照使用者的要求做到可以隨意打印。它的專用性很強(qiáng),現(xiàn)在的商用打印機(jī),最多只能打印一些模型。一些特種領(lǐng)域的3D打印機(jī),受到機(jī)器的限制更強(qiáng)。比如航天領(lǐng)域的3D打印機(jī),打印火箭的就只能打印火箭,不能打印其他物品,連和火箭相關(guān)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)也打印不了。如果打印機(jī)無(wú)法突破機(jī)器本身的限制,3D打印將會(huì)處于一個(gè)非常尷尬的境地。

3、無(wú)法進(jìn)行大量生產(chǎn)

3D打印的技術(shù)決定了它無(wú)法在工業(yè)上應(yīng)用,進(jìn)行大量生產(chǎn)。它只能做一些“修修補(bǔ)補(bǔ)”的工作,比如汽車少了一顆螺絲,或者是少了其他零件,可以用3D打印機(jī)打印出來(lái),應(yīng)急使用。它最多可以進(jìn)行小批量生產(chǎn),要做到大量生產(chǎn)是不可能的。首先,3D打印非常慢,第二,就是它的成本非常昂貴,這是工廠生產(chǎn)所不能接受的。所以,3D打印技術(shù)要想真正的大規(guī)模普及,還有非常遠(yuǎn)的路要走。

結(jié)語(yǔ):3D打印技術(shù)幾乎滿足了我們對(duì)打印機(jī)的所有幻想,因?yàn)橛辛怂?,所以,拔一根猴毛變出猴萬(wàn)個(gè)的神話正在實(shí)現(xiàn)。這項(xiàng)神奇的技術(shù),在未來(lái)的發(fā)展,前景將是非常光明的。雖然現(xiàn)在,囿于技術(shù)所限,猴毛變猴子的大膽想法還停留在一個(gè)初級(jí)階段。 但是,隨著技術(shù)的進(jìn)步,它終有一天可以實(shí)現(xiàn)。人類就是這樣,敢想敢干,有著非凡的智慧和思維能力,讓自己的想法變成現(xiàn)實(shí)。


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