Page 35 - 理化检验-物理分册2018年第十一期
P. 35

李 勇, 等: ３D 打印技术的发展和挑战


            印生产飞机发动机用涡流器, 并且研究了热等静压                           ３D 打印技术的教学应用探索.例如, 上海市静安区
            和热处理工艺对打印件性能的改善作用.                                 的青少年活动中心购置了 ３D 打印相关设备, 定期
                                                               开设 ３D 打印技术方面的课程, 免费为学生提供设
                                                               计和打印自己作品的实践机会.
                                                              ４．４  汽车工业
                                                                   在国外, ３D 打印技术在汽车零 部 件 的 研 发 和
                                                               制造方面获得了广泛的应用.这些应用包括汽车
                                                               仪表盘、 装 饰 件、 水 箱、 油 管、 车 灯 配 件、 进 气 管 路
                                                               等零件.奥迪、 宝马、 奔驰、 通用、 大众、 丰田、 保时
                                                               捷等汽车企业都在研发使用 ３D 打印技术.目前,
                       图 ３ ３D 打印出的钛合金中央翼缘条
                                                               国内包括 长 安 福 特、 奇 瑞 汽 车、 神 龙 汽 车、 东 风 汽
               Fi g 敭３ Titaniumallo y centralflan g e p rintedb y ３Dp rintin g
                                                               车公司、 广 西 玉 柴 机 器 有 限 公 司 等 在 内 的 汽 车 企
            ４．２  生物医学
                                                               业及其零 部 件 供 应 企 业, 在 缸 体、 缸 盖、 变 速 器 齿
                ３D 打印技术在生物医学领域的应用主要集中
                                                               轮等零部件的研发和生产过程中也已经开始采用
            于骨科植入体打印、 仿生模型打印、 组织器官打印以
                                                              ３D 打印技术     [ ３３ ] .
            及口 服 控 释 给 药 等 方 面      [ ２７ ] . ２０１２ 年, CHRZAN
                                                                   汽车零部件产品的单价要低于军工、 航空航天
            等 [ ２８ ] 利用 ３D 打印技术为颅骨部分缺损患者打印了
                                                               等产品的, 因此 ３D 打印技术高成本的现状制约了
            个性化假体, 植入效果良好. ２０１３ 年, Or g anovo 公
            司成功打印出一个深 ５００ μ m 的小型肝脏组织, 存                       其在汽车零部件制造领域的应用.就目前阶段, ３D
                                                               打印技术对汽车行业的意义, 更多在于设计和研发
            活４０d ( 天) 并且具备普通肝脏所拥有的功能. ２０１１
                                                               层面.只有将 ３D 打印技术的个性化和复杂化的特
            年, 德 国 研 究 人 员 ENGELHARDT 等         [ ２９ ] 利 用 ３D
            打印技术打印出人造血管, 这种血管具有良好的韧                            点, 与传统制造业的规模化和批量化优势相结合, 才
                                                               能促进其在汽车工业领域的发展及应用.
            性和生物相容性.
                ２００４ 年清华大学研发制造出国内首台细胞 ３D                      ５ ３D 打印技术面临的挑战
            打印机. ２０１４ 年, 解放军第四军医大学第一附属医
            院为 ３ 名骨肿瘤患者植入 ３D 打印钛合金假体, 治                            目前, ３D 打印技术发展迅猛, 并且已经取得了
            疗效果良好.黄卫东等           [ ３０ ] 采用 ３D 打印技术, 以聚         很多重大进展.但是相对于积累了上百年的研究、
            乳酸为载体, 庆大霉素为模型材料制造了植入式缓                            应用和发展经验的传统制造技术而言, ３D 打印技术
                                                               依然存在着许多的问题和不足, 主要体现在以下几
            释药剂装置, 具有较好的长效抑菌效果.
            ４．３  文化教育                                          个方面.
                 将 ３D 打印技术应用在教育领域, 已经得到了                           ( １ )成本高.目前 ３D 打印技术的产业链尚不
            一些国家的重视, 并且展开了这方面的探索研究.                            完善, 也不具备规模经济的优势. ３D 打印材料、 设
                ２０１２年英国教育部联合物理学会、 全国数学教                        备以及打印服务的价格居高不下, 限制了 ３D 打印
            学创优中心以及 ３D 打印设备厂商, 选择 ２１ 个学校                       技术的广泛应用.
            作为试点学校, 在数学、 物理、 工程和设计等学科之                             ( ２ )打印设备能力不足.目前得到市场认可的
            中应用 ３D 打印技术, 探索教学过程中 ３D 打印技术                       专业生产 ３D 打印设备的企业并不多, 主要集中在
            的应用, 推动教育领域的创新             [ ３１ ] .美国国防高级研         欧美等发达国家.同时由于设备自身大小的限制,
            究计划局在高中推广 ３D 打印技术, 激发学生对工                          可打印的成型件尺寸较小.相对于传统制造技术的
            程设计制造等相关学科的兴趣, 培养相关技能, 提高                          批量生产模式, ３D 打印设备的生产效率低, 过程质
            学生解决未来工程和设计问题的能力.                                  量控制不完善.
                 目前, 我国正在逐步促进 ３D 打印技术在教学                           ( ３ )缺乏质量控制标准.材料是 ３D 打印技术
            过程中的应用. ２０１４ 年, 国务院推出“ ３D 打印创新                     的物质基础, 在一定程度上决定着 ３D 打印产品的
            教育播种” 计划, 旨在培养学生的“ 创客” 精神, 提升                      质量.对于粉末材料, 其球形度、 流动性、 气体和夹
            其“ 创客” 能力    [ ３２ ] .与此同时, 各省市也在逐步开展               杂物含量等因素都会影响到成型件的质量, 目前虽
                                                                                                        ８ ０ ３
   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40