探秘全国首家 3D打印研究院

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把你的照片放在扫描仪下扫描十几秒，少则几个小时，多则几十个小时，一个缩小版的你就栩栩如生地站在面前了……这项神奇的技术就是最近大热的3D打印技术，也称为增材制造技术。


图为在中国3D打印研究院的展厅里，观众在参观3D打印制造的可开合工艺灯罩

无需任何模具、刀具和工装，就可以打印出人像、首饰、人造骨、航天模型等具有复杂结构的新产品样件和模型，由于3D打印技术在工程等领域的广泛应用前景，3D打印技术已成为世界研究的焦点。12月10日，在江苏省创业中心江宁孵化基地的揭牌仪式上，全国首家3D打印研究院揭牌入驻。

织毛衣一样“织”出来的3D打印

天花板上的吊灯、航空航天的制作模型、高跟鞋……在紫金悠园的展厅内，各式各样的3D打印模型吸引了不少人的眼球。在3D打印出来的单色或彩色人像模型上，人物的神情、动作都与真人的图像分毫不差，还有不少具有艺术色彩的装饰品也十分精致有趣。记者仔细感受了一下打出来的模型，模型的表面上似乎有一圈圈细小的纹路。据技术负责人何坚介绍，3D打印最基本的原理就是层层叠加，就是将材料每0.1毫米切一层，层层叠加起来，就像织毛衣一样“织”出来。

3D打印的原材料可以是石膏粉、塑料、光敏树脂等，材料不同，采用的铸造技术也不同，而且不同的铸造技术对应着不同种类的机器。记者在现场的两台小型3D打印机上看到，机器背面的圆盘上盘着厚厚一匝的塑料丝。打出来的物品少则几克，多则几十克。一双打印出的高跟鞋，它的重量仅相当于一个小塑料碗的重量。

据了解，会场展示的各类打印机售价在2万到3万之间，小型的机器一般用来打印一些较小的模型，打1个50公分的模型只需要1个小时。“像打印航空航天无人机，就需要一两个月。”何坚指着不远处的大型打印机说。

依托三种铸造原理 针对性强

3D打印技术主要依托于熔融沉积技术、选择性激光烧结技术和光固化技术。选择性激光烧结技术能够同时使用两台激光器并行加工，制作出大尺寸的砂型零件，其中用尼龙粉末制成的管道结构可以直接用于汽车和航空航天领域。光固化技术则主要以光敏树脂为原料，计算机控制下的紫外激光按加工零件的分层截面信息逐层对树脂进行扫描，使其产生光聚合反应，从而形成零件的一个薄层截面。这种技术的精度更高，表面质量好，原材料利用率达到100%，能制造形状特别复杂的空心零件和特别精细的首饰、工艺品等。

“像人们比较关心的人像打印技术，用选择性烧结技术打印的话，一般是通过喷胶将石膏粉一层层粘结起来，用光固化技术则是可以多个同时打，当光照射到光敏树脂形成的薄面上时，薄面就可以自动凝结。”何坚解释道。

对于一些相对复杂的部件和新产品，在3D打印技术应用之后，可以提高制造效率，打印复杂程度不同的物品，3D打印技术的成本相差不大。目前来说，增材制造设备在软件功能和后处理方面还存在许多问题需要优化。在成型过程中，需要找到支撑物，软件的智能化和自动化需要进一步提高。在制造过程中，工艺参数与材料的匹配性需要智能化以及加工完成后的粉料或支撑的去除问题。

未来或可打印人体骨骼

如今，3D打印技术在各个领域都有了很好的应用，比如生物制造、汽车、家庭、玩具、工艺品等产业。随着生活水平的逐渐提高，人们在摄影方面已不再仅仅满足于二维，一些准父母也希望给还没出生的孩子打印3D影像来留念，比如最近，在南京河西万达广场等地区就出现了面向市民的3D影楼。

将来，3D打印技术还将有着更广泛的应用领域，尤其是在生物科技方面。用3D技术打印一个骨骼支架，骨骼上附有有培养好的细胞，打印的原材料都是可溶的，与生物相容，骨骼在人体中获得培养之后，又降解为自身的骨细胞……这项已经在动物身上试验成功的技术，被在3D打印领域的领军人物卢秉恒院士称为“5D技术”。

“向各种应用材料发展，这是一个大趋势。未来的发展趋势是从3D打印到4D打印，然后到5D打印。”卢秉恒院士说，3D打印产业化进程虽在中国刚刚起步，近年来，产业调整和科技发展方面迎来了新的高潮，紫金江宁正可以作为科技创新的沃土。此次与紫金江宁合作的3D打印研究院正是在卢秉恒带领下的一个开放技术平台。




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