3D打印技術(shù)從出現(xiàn)開始就被賦予了非比尋常的意義，不少業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，3D打印將顛覆傳統(tǒng)制造模式。而美國(guó)《時(shí)代》周刊已將3D打印產(chǎn)業(yè)列為"美國(guó)十大增長(zhǎng)最快的工業(yè)"，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志則認(rèn)為它將"與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命"。2015年，受德國(guó)"工業(yè)4.0"等制造大國(guó)的挑戰(zhàn)，"中國(guó)制造2025"強(qiáng)勢(shì)崛起，3D打印"臨危受命"，擔(dān)負(fù)起推動(dòng)中國(guó)智能制造的重任。
一路"披荊斬棘"過后，業(yè)內(nèi)人士一致認(rèn)為，中國(guó)3D打印市場(chǎng)前景可期。據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，到2016年，中國(guó)3D打印機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將擴(kuò)大到100億元，是2012年的10倍，中國(guó)超越美國(guó)成為全球最大的市場(chǎng)。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)也逐步實(shí)現(xiàn)了從概念到應(yīng)用的完美蛻變，多項(xiàng)技術(shù)躋身世界前列。下面，就隨小編一起回顧2015年國(guó)內(nèi)十大3D打印技術(shù)突破。
??? 一、航天二院25所實(shí)現(xiàn)高精密金屬3D自主打印
作為當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)制造領(lǐng)域炙手可熱的焦點(diǎn)，3D打印被認(rèn)為是一項(xiàng)革命性、顛覆性的新技術(shù)，也是國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的能與國(guó)際同步甚至領(lǐng)先的新技術(shù)。
航天二院25所運(yùn)用最新引進(jìn)的3D打印設(shè)備，成功打印出某型號(hào)鋁合金復(fù)雜構(gòu)件，首次在集團(tuán)內(nèi)應(yīng)用激光選區(qū)熔化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精密金屬3D自主打印，標(biāo)志著25所已掌握面向3D打印的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝和制造全流程的核心技術(shù)，完全具備金屬3D打印精密結(jié)構(gòu)的研制能力。
這一技術(shù)突破，為我國(guó)高性能航天產(chǎn)品的研制和快速響應(yīng)研發(fā)提供了有力保障。
??? 二、利用細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微觀泵 上海交大3D打印新科技
迄今為止，科學(xué)家們已經(jīng)能夠在肉眼可見的宏觀泵的幫助下驅(qū)動(dòng)粒子運(yùn)動(dòng)。不過它們都很笨重，在最小化時(shí)并不能很好的工作。然而3D打印技術(shù)的突飛猛進(jìn)，為科學(xué)家研究微觀尺度帶來(lái)了極大的幫助。
在3D打印技術(shù)的幫助下，上海交通大學(xué)的張何朋教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，通過在一個(gè)微觀的3D打印結(jié)構(gòu)中嵌入一系列的細(xì)菌，他們創(chuàng)造了一個(gè)非常小而且具有通用性的微觀泵。借助微觀世界的居民--能動(dòng)菌開發(fā)出了一種功能性的替代裝置。這些細(xì)菌的了不起之處不僅在于其所存在的介質(zhì)，而且它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)方面比人造的電機(jī)系統(tǒng)更加高效。
此次突破的意義在于，不僅解決了微觀世界中的一個(gè)典型挑戰(zhàn)--運(yùn)動(dòng)，而且為高效地運(yùn)輸粒子、藥物等微觀物質(zhì)打開了大門。
??? 三、航天科技211廠打造國(guó)內(nèi)首個(gè)3D打印鈦合金葉輪
中國(guó)航天科技集團(tuán)公司211廠采用激光選區(qū)熔化成形技術(shù)，完成了國(guó)內(nèi)首個(gè)鈦合金葉輪的生產(chǎn)制造，并順利通過試驗(yàn)考核，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的快速研制。這一技術(shù)的突破，驗(yàn)證了"3D打印"金屬結(jié)構(gòu)件在超高速旋轉(zhuǎn)條件下應(yīng)用的技術(shù)可行性，為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的快速研制提供了新的技術(shù)途徑。
??? 四、復(fù)旦大學(xué)首次將3D打印技術(shù)應(yīng)用于熱電材料成型
復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系梁子騏教授與同濟(jì)大學(xué)聲子學(xué)與熱能科學(xué)中心周俊研究員合作，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員首次成功將3D打印技術(shù)應(yīng)用于熱電材料成型，同時(shí)得到了具有"聲子玻璃-電子晶體"特性的非晶熱電材料，該成果已發(fā)表在材料專業(yè)國(guó)際著名雜志Small上。
??? 五、藍(lán)光英諾發(fā)布全球首創(chuàng)3D生物血管打印機(jī)
生物3D打印向來(lái)是3D打印行業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向，10月25日，藍(lán)光發(fā)展旗下全資子公司四川藍(lán)光英諾生物科技股份有限公司宣布，"國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)"3D生物打印血管項(xiàng)目獲得重大突破，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球首創(chuàng)3D生物血管打印機(jī)問世。
這一技術(shù)的突破性意義在于，藍(lán)光英諾利用干細(xì)胞為核心的3D生物打印技術(shù)體系已經(jīng)完備，包括醫(yī)療影像云平臺(tái)、生物墨汁、3D生物打印機(jī)和打印后處理系統(tǒng)四大核心技術(shù)體系，器官再造在未來(lái)成為可能。
??? 六、等離子束3D打印問世 開啟增材制造新時(shí)代
近年來(lái)，金屬3D打印技術(shù)在航空航天、汽車、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了一定應(yīng)用，在工程和科研等領(lǐng)域也占有獨(dú)特地位。但目前采用的激光3D打印技術(shù)由于成本高、打印材料選擇局限性、打印效率低等諸多因素，使得金屬3D打印產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用空間受到了巨大的局限。
成都一家企業(yè)正在研發(fā)一款基于層流電弧等離子體束系統(tǒng)技術(shù)的金屬3D打印設(shè)備，金屬3D打印大軍有望再添一枚"新鮮"的成員。據(jù)介紹，成都真火科技研制出的層流電弧等離子束，可產(chǎn)生穩(wěn)定、可控的熱源，溫度可在15000攝氏度至200攝氏度間調(diào)節(jié)。由于這種等離子束是穩(wěn)定可控的，非常適合作為3D打印的基礎(chǔ)熱源。層流電弧等離子束的電使用率可達(dá)95%。該等離子束溫度可控并穩(wěn)定，且造價(jià)比激光束要低。
??? 七、金屬3D打印破除發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)受加工水平制約
金屬材料的3D打印技術(shù)主要是以金屬粉末、顆?；蚪饘俳z為原料，通過CAD模型預(yù)分層處理，采用激光束熔化材料、凝固，形成堆積生長(zhǎng)的一種金屬材料增材制造技術(shù)。與傳統(tǒng)車床、CNC數(shù)控機(jī)床等金屬加工技術(shù)相比，該技術(shù)具有無(wú)模具自由成型、加工速率快、小批量零件生產(chǎn)成本低、加工復(fù)雜異形結(jié)構(gòu)能力強(qiáng)、多種材料任意復(fù)合制造等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)引起了國(guó)內(nèi)外航空航天單位的廣泛關(guān)注。
北京動(dòng)力機(jī)械研究所成功應(yīng)用金屬3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了部分發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜、關(guān)鍵、重要零部件的試制，突破了"發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)受加工水平制約"瓶頸，同時(shí)提高了發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)，簡(jiǎn)化零部件結(jié)構(gòu)。
將金屬3D打印技術(shù)引入航天發(fā)動(dòng)機(jī)零部件制造領(lǐng)域，可響應(yīng)快速制造需求，標(biāo)志著我國(guó)航天發(fā)動(dòng)機(jī)制造駛?cè)?quot;快車道"，對(duì)提升我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與制造能力具有重要意義。
??? 八、中國(guó)誕生全球最大"巨無(wú)霸"3D打印機(jī)
7月，重慶市相關(guān)高校、科研院所聯(lián)合啟動(dòng)863計(jì)劃4個(gè)主題項(xiàng)目，由重慶大學(xué)牽頭的"3D打印關(guān)鍵技術(shù)與裝備研制"所研發(fā)的打印設(shè)備將有望打印出全球最大的單體零部件。據(jù)悉，目前世界上在工業(yè)應(yīng)用中能夠打印的零部件單邊最大尺寸為25厘米，而此次計(jì)劃攻克的技術(shù)是打印單邊尺寸75厘米的零部件。
據(jù)介紹，該項(xiàng)目的研發(fā)將形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成形工藝、裝備、軟件等關(guān)鍵技術(shù)，為3D打印在工業(yè)領(lǐng)域中的大規(guī)模推廣應(yīng)用提供成套解決方案，以加快我國(guó)在高附加值產(chǎn)品領(lǐng)域的創(chuàng)新速度、降低創(chuàng)新成本。據(jù)悉，該項(xiàng)目預(yù)計(jì)將在4年內(nèi)完成研發(fā)。
??? 九、中國(guó)首次3D打印火箭點(diǎn)火裝置測(cè)試成功
據(jù)了解，新一代航天固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)設(shè)計(jì)方案多變、狀態(tài)繁復(fù)，尤其固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火裝置殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)要求精準(zhǔn)度高，加工成本高，難度大周期長(zhǎng)，稍有差錯(cuò)就會(huì)造成巨大損失。
為解決這一難題，中國(guó)航天科工六院41所點(diǎn)火技術(shù)研究室科研人員將3D打印技術(shù)引入到點(diǎn)火裝置殼體研制過程中，前期設(shè)計(jì)人員對(duì)3D打印的主要工藝進(jìn)行了調(diào)研，確定了工藝路線后，加工了上百個(gè)打印試樣，并進(jìn)行了多次單項(xiàng)點(diǎn)火試驗(yàn)來(lái)考核點(diǎn)火裝置殼體性能。
5月6日，中國(guó)航天科工六院傳來(lái)喜訊，該院41所將3D打印技術(shù)應(yīng)用于某型號(hào)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火裝置，地面測(cè)試獲得一次成功，這是我國(guó)首次將3D打印技術(shù)應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制領(lǐng)域。
??? 十、DNA水凝膠成功用于活細(xì)胞3D打印
因具有高含水量和類似于細(xì)胞外基質(zhì)的特點(diǎn)，水凝膠是三維組織打印和人工器官制備的首選基材，也因此成為化學(xué)、材料和生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。但是，在研發(fā)出DNA水凝膠之前，還沒有一種水凝膠材料能夠同時(shí)滿足活細(xì)胞3D打印所要求的細(xì)胞相容性、力學(xué)強(qiáng)度、通透性、快速成型等苛刻條件。
清華大學(xué)化學(xué)系劉冬生課題組與英國(guó)瓦特大學(xué)科研人員合作，將DNA水凝膠材料成功地應(yīng)用于活細(xì)胞的3D打印，而該凝膠材料可以根據(jù)需要迅速分解不殘留，為將來(lái)3D打印器官的活體移植創(chuàng)造了條件。
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