[科普中國]-3D打印技術：印出無限可能

“3D打印技術”這個詞對我們來說并不陌生，它是目前最為先進和前沿的制造方式之一。也許在大部分人印象中，3D打印更多的是一種存在于科研領域的概念性技術，覺得3D打印機笨重、昂貴，并且能夠打印的東西十分有限。但事實上，隨著近年來3D打印技術的突飛猛進，3D打印產(chǎn)品開始迅速由實驗室向?qū)嶋H應用轉(zhuǎn)移，目前已經(jīng)在航空航天、生物醫(yī)療、機械等領域嶄露頭角，也已在不經(jīng)意間走進了人們的衣食住行和休閑娛樂活動，不斷為我們的日常生活增添亮麗風景，創(chuàng)造新鮮的驚喜和歡樂。

3D打印又稱為增材制造，主要是指以數(shù)字模型文件為基礎，運用可黏合材料逐層打印快速構(gòu)造物體的技術。在如今的醫(yī)療領域，能夠利用3D打印截骨導航模板輔助技術，成功為一名大學生實施血友病性骨關節(jié)病雙膝關節(jié)同期置換術。除此之外，隨著3D打印應用的飛速發(fā)展，3D打印模擬實驗醫(yī)療方案制定、個性化3D打印膠囊、3D打印人體植入物等創(chuàng)新技術成果已經(jīng)為世界醫(yī)療水平的發(fā)展進步增添了強勁活力。

3D打印技術在航空航天領域體現(xiàn)出極強的應用價值和發(fā)展?jié)摿?，不僅縮短了航天產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，還降低了成本，更進一步提高了產(chǎn)品性能。作為一種全新的生產(chǎn)方式，太空3D打印制造的產(chǎn)品可以勝任一些傳統(tǒng)制造工藝難以完成的工作。諸如某個部件一側(cè)需要耐受高溫、另一側(cè)需要具備較高強度等“苛刻要求”，3D打印都可以大顯身手。

除了打印各類元器件，還可以打印美食。3D打印技術可以用于打造烘焙甜品的模具。它以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，憑借逐層打印的方式來構(gòu)造模具。有了模具，烘焙甜品就可以實現(xiàn)批量化的定制生產(chǎn)。

該技術將各種食物原料絞碎、混合或濃縮成漿液，制成泡沫，然后重新成型。這會讓外觀多樣的食物都能“入口即化”，不但能方便吞咽困難的人們更好進食，還會讓人在享受大餐的同時，可以更好地吸收營養(yǎng)。

中國工程院院士、西安交通大學教授盧秉恒是我國3D打印領域最早的研究者之一，他表示，3D打印正在走向材料的形狀和結(jié)構(gòu)隨時間變化、智能材料與結(jié)構(gòu)的主動調(diào)控技術，未來可能是高性能合金構(gòu)建的增材制造，復合材料與復合結(jié)構(gòu)3D打印，智能材料主動調(diào)控、具有生長性和生物活性的生物3D打印技術方面發(fā)展；在材料方面，從數(shù)值到金屬材料、到陶瓷材料、到生物活性材料；在產(chǎn)業(yè)方面，從重視裝備到各領域的應用以及尖端科技帶來的顛覆性的變化。

雖然前景光明，但道路坎坷。目前，3D打印仍面臨不少技術難題。醫(yī)療方面，從堅硬的骨骼到柔軟復雜的人體內(nèi)臟，人們希望3D打印能帶來更多治療突破，然而，現(xiàn)有的3D打印心臟售價昂貴，只能跳動半個小時，3D打印韌帶、肌腱、軟骨組織等仍停留在形似階段，功能性還無法實現(xiàn)。要想讓3D打印真正走向太空，還必須解決一系列技術難題，其中最大的障礙是“失重”。在太空環(huán)境下，材料和膠水會“飛起來”，這就需要在打印機結(jié)構(gòu)上進行專門設計。此外，如何解決太空打印產(chǎn)生的廢氣擴散等問題，尚待進一步研究完善。

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