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3D新聞

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

星之球科技 來源:科學(xué)在最前沿2021-03-24 我要評論(0 )   

導(dǎo)語:你有沒有想象過這樣一種場景,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物。這看起來有些不可思議,但它確確實實已經(jīng)進(jìn)入到我們的生活了。3D打印...

導(dǎo)語:你有沒有想象過這樣一種場景,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物。這看起來有些不可思議,但它確確實實已經(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)打印出來的,都是平面圖像。3D打印機(jī)打印出來的,卻是真實的物體!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。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,美國人查克·赫爾在工作時突然萌生了一個非常大膽的想法,能否用打印機(jī)來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)樹脂和固態(tài)激光,來進(jìn)行立體的打印。同時他獲得了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)于這項技術(shù)的研究就迅速擴(kuò)展了。1992年,麻省理工學(xué)院開發(fā)了第一臺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打印汽車成功問世。3D打印技術(shù)進(jìn)入了一個新紀(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。2011年,南開普敦大學(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。

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)用正在不斷地擴(kuò)大,2014年NASA用3D打印機(jī)打印出一架天文望遠(yuǎn)鏡,開啟了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)更加簡單。幾個月后,NASA又完成了全球首款3D打印的火箭發(fā)動機(jī)的試車工作。2015年,英國的一個航天愛好者團(tuán)隊,用3D打印技術(shù)成功打印出了一枚火箭,并嘗試點火發(fā)射。未來,3D打印技術(shù)在航天領(lǐng)域?qū)笠?guī)模應(yīng)用,它不單單可以打印火箭,甚至可以打印飛船?;蛘呖梢灾苯釉谔罩写蛴】臻g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,它可以批量生產(chǎn)人體“配件”當(dāng)人體的某一部分損壞時,只需要取出一個細(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,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。

3、微電子行業(yè)

微電子行業(yè)最主要的一個東西就是芯片,芯片是電子設(shè)備的大腦。不論是個人電腦、手機(jī)還是小型的嵌入式設(shè)備,沒有芯片就形同虛設(shè)。芯片的制造是非常困難的,它的刻錄都是納米級的。一塊指甲蓋大小的芯片,就要集成將近上千億個電路,這就相當(dāng)于在指甲上畫上幾萬幅《清明上河圖》這對技術(shù)的考驗實在太大了。3D打印,就可以幫助解決這個問題。隨著技術(shù)的完善,3D打印將能夠完成納米級別的打印,甚至可以直接復(fù)制出筆記本電腦。而且,打印出來的筆記本電腦,居然還可以用。

033D打印面臨的問題

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)。有些材料的價格非常昂貴,這就導(dǎo)致了使用打印機(jī)的費用非常高。昂貴的成本、昂貴的使用費用,使得很多人對其望而卻步。除了一些像航空航天這樣的特種工程可以承擔(dān)的起,普通的民眾是無法承擔(dān)如此貴重的開銷的。如果3D打印的成本降不下來,它將永遠(yuǎn)無法普及。

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)動機(jī)也打印不了。如果打印機(jī)無法突破機(jī)器本身的限制,3D打印將會處于一個非常尷尬的境地。

3、無法進(jìn)行大量生產(chǎn)

3D打印的技術(shù)決定了它無法在工業(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,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:3D打印技術(shù)幾乎滿足了我們對打印機(jī)的所有幻想,因為有了它,所以,拔一根猴毛變出猴萬個的神話正在實現(xiàn)。這項神奇的技術(shù),在未來的發(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初級階段。 但是,隨著技術(shù)的進(jìn)步,它終有一天可以實現(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。


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