3D打印或颠覆传统制造业 促成第三次工业革命
生物打印能够救命
不仅在外科医学上,而且在生物医药领域,3D打印技术也得以广泛运用。参会嘉宾、杭州电子科技大学生物制造研究所教授徐铭恩指出:生物3D打印是3D打印技术研究最前沿领域。
所谓"生物3D打印"即细胞打印。徐铭恩讲解并展示了用生物高分子材料进行细胞3D打印的技术(Cell Printing),其技术原理是将细胞打印在一层一层的特殊热敏材料上,打印完之后将材料叠加起来就得到所需要的细胞结构,这些细胞会自发地迁移、扩散、自组织,重新形成了一个器官。他展示了用3D技术打印出的细胞软骨组织以及皮肤组织。目前,包括清华大学、美国Clemson大学等等许多大学都是这方面的先驱者。除打印人工的组织器官外,细胞3D打印技术在药物研发领域也得到了非常广泛的应用。
生物3D打印在医学领域应用前景特别巨大,其所具有的快速性、准确性及擅长制作复杂形状实体的特性使它在生物医学领域有着非常广泛的应用前景。每个人的身体构造、病理状况都存在特殊性和差异化,当3D打印与医学影像建模、与仿真技术结合之后,就能够在人工假体、植入体、人工组织器官的制造方面产生巨大的推动效应。
对于3D打印技术在生物医学领域的应用,参会嘉宾、中国3D打印技术产业联盟副理事长周功耀作了深入的阐释:用生物高分子材料打印出的细胞,能和人体匹配融合,不会产生副作用、反作用。现在人体的各个器官,包括心脏、肝、肺、耳朵、膀胱、脊椎等等,都可以应用3D技术打印出来。数月前,在康奈尔大学打印出了人耳,形状和真耳完全一样,并在接受组织液以后成活安装到病人身上。这项技术可以为许多患有先天性耳病的人进行修复。
前不久一个小孩得了一种怪病,他的呼吸管道发生软化完全没了支撑力,堵住了,生命垂危。医生求助于3D打印技术,用生物高分子材料制作出一根呼吸管植入他的器官,挽救了小孩的生命。
促成第三次工业革命
3D打印我们的生活。想象一下吧:未来某一天您会住着打印出来的房子,乘坐打印出来的飞机环球旅游,驾驶着打印出来的汽车走南闯北,吃着打印出来的面包,使用打印出来的工具……未来人类还将驾驶着打印出来的宇宙飞船探索太空……而所有这一切都将有赖于3D打印技术在制造业的广泛运用。
3D打印技术正在打印奇迹。英国人打印出了世界上一辆超音速汽车,该汽车时速超过1000英里,比当今最快的汽车还快31%,可以在一眨眼的工夫将速度达到150米,比子弹还快。而世界上第一辆"3D打印汽车"早于2011年9月在加拿大亮相,该车命名为Urbee,是一辆三轮、双座混合动力车。它使用电池和汽油作为动力。虽然单缸发动机制动功率只有8马力,但由于其小巧轻便,最高时速可达112公里。
既然3D打印技术具有如此神奇的实用价值,那么这项技术对于推动工业产业,尤其是制造业的进步有何意义?徐志磊院士作了更为透彻的描述--这是一种新型的生产方式,能够促成第三次工业革命。
与前两次工业革命相比,在3D打印技术得到广泛运用的情况下,现代制造业也许不再运用工厂这种将人力、资金、设备等生产要素大规模集中化的生产方式,而转变为一种以3D打印机为基础的,更加灵活、所需要投入更少的生产方式。这种趋势被称之为"社会化制造(Social Manufacturing)",当这种方式得到广泛的运用,那么每个人都可以是一家工厂。
从事着建筑和设计行业的人,对3D打印技术其实并不陌生,因为他们经常需要用到一种叫"快速成型"的技术,将设计的原型制作出来展示给客户看。从前这种原型的制作非常麻烦,因为工厂首先需要制作一个模具,然后把原料浇铸在里面,这样才能把原型制作出来。而模具的生产和改进就往往需要投入大量成本,且在产品定型后就失去利用价值了。但当工厂制作完成之后,模具就变得没有用处--这种生产方式浪费原料,生产成本自然比较高,所需要的生产周期自然也比较长。
与这种先制作模具,然后才能把设计原型制作出来的生产方式相比,3D打印机拥有相当的优异性,它能够一次性、直接地把客户所需要的设计原型给制作出来。由于无需经过制作模具这一步骤,客户能够节约时间,工厂能够节约成本,同时所制作出来的物体,也将和设计图纸一样,能够更加精确。原因在于,3D打印机能够直接将物体"打印"出来--首先人们能够通过电脑创建一个三维设计图,然后打印机对这个立体原型进行"切片",分成一层一层的,然后打印机开始工作,将原材料按照设计图一层又一层的叠加上去,直到最终成型。
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