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科幻照进现实 制造商用“3D打印”造飞机
2012-09-06 10:14:28   编辑:萧萧   点击可以复制本篇文章的标题和链接
 
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 过去一年,从器官到鲜肉,再到房子、飞机,从某种意义上说,只要3D打印使用的耗材足够广泛,它就能创造无限可能。

阿诺尔德走到一台奇特的大机器前,按下按钮,对它响亮而清楚地说:“我要硬铝螺帽,直径4英寸。”接到指令后,机器发出低沉的轰鸣声,灯光闪烁,闸板缓缓打开,人们眼前赫然出现了一颗闪光发亮的螺帽。有了这台“万能制造机”,制造出活蹦乱跳的大虾、口香糖、手表、沙拉酱都不在话下。

这是美国科幻作家罗伯特·希克利描写的关于“万能制造机”的场景。人类去太空生活需要2305件不同的物品,但飞船的空间有限,只要一台“万能制造机器“,一切问题迎刃而解。

这也许并非天方夜谭,3D打印技术正在将科幻带到现实。

今年7月,英国《每日邮报》报道称,美国宾夕法尼亚大学宣布用改进的3D打印技术打印出了鲜肉,这种利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉类相似的口感和纹理,就连肉里的微细血管都能打印出来。

多个领域已开始试水

简单来讲,3D打印机是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同,打印机内装有“打印材料”,通过成型设备把“打印材料”以叠加的方式制成实物模型。

世界上第一台3D打印机诞生于1986 年,美国人 Charles Hull 发明,他成立的3D Systems 是世界上第一家生产3D打印设备的公司,所采用的技术被称为“立体光刻技术”,利用紫外线照射可将树脂凝固成形来制造物体。1992年,该公司卖出第一台商业化产品。

到现在,3D Systems已经和Stratasys公司一起,成为了全球最知名的3D打印机两巨头,他们去年的年营业收入分别为2.9亿美元和1.7亿美元,产品覆盖汽车、航空航天、消费电子、娱乐、医疗等多个领域。

过去一年,从器官到鲜肉,再到房子、飞机,从某种意义上说,只要3D打印使用的耗材足够广泛,它就能创造无限可能。

美国《福布斯》杂志报道称,欧洲飞机制造公司Airbus(空客)的设计师正计划从飞机零部件开始,在2050前达成3D打印飞机的计划。这一计划耗资不菲,但相较于传统飞机制造,3D技术造就的飞机重量轻了65%,大幅缩减操作成本。

该公司还称今年年底,空客会在A380客舱里先使用3D打印的行李架,而其生产的军用飞机“台风”式战斗机,此前已经使用了3D打印的空调系统。

还有一名自称“HaveBlue”的美国人,在3D设计分享网站Thingiverse发文称自己最近成功打印出手枪的部分组件,并结合真枪其他部件制作成一把枪。他曾在农场进行了试枪,累计射击200余次,枪身依然完好无损。

在医疗健康方面,3D打印技术已经开始拥有更多实际的应用。

今年2岁的艾玛患先天性多关节挛缩症,这种疾病的症状为四肢不能伸直,肌肉僵硬。通常成年患者会佩戴金属机械臂以帮助手臂活动,但刚满两岁的她由于太小,无法佩戴市面上生产的金属机械臂。两名美国科学家别出心裁地想到了3D打印机,他们将成人使用的机械臂按比例缩小,并将打印命令输入3D打印机,3D打印机可以直接制作出轻快的机械臂,现在艾玛可以戴着这种机械臂自由活动双手。

据悉,目前美国已有15名患先天性多关节挛缩症的儿童戴上了这种机械臂。随着他们的成长,这种机械臂可以不断进行更换。

第三次工业革命?

近日,美国国家增材制造创新学会开始投入了7000万美元,希望能把3D打印技术推广到过去未曾涉足的新领域。在电脑上调整设计稿之后,就能在无需重新整备机器、无需建设新工厂的情况下制造产品。

这种基础研究的成果正是基于这一想法,当你还能够打印一件东西的时候,为什么还要费劲去制造它?

现在,英国《经济学人》已经开始将它视作是“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”。

《经济学人》称,以3D打印为代表的第三次工业革命,以数字化、人工智能化制造与新型材料的应用为标志。它的直接表现就是工控计算机、工业机器人技术已进入成熟阶段,即成本明显下降,性能明显提高,工业机器人足以在很多方面替代流水线上的工人。

不过,要真正走入大众主流的视野,3D打印还面临至少三方面的考验:一是3D打印材料的可用性,二是成本居高不下,三是知识产权保护问题。

相关数据统计,2011年3D打印市场规模17.1亿美元。尽管这一数字仅占全球制造市场的0.02%,但有业内人士预计,到2020年之前,3D打印机将可以从事小规模生产,制造过去的劳动密集型工艺品和商品。

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