揭开3D打印的神秘面

国庆前夕，安徽省首个中小学3D打印创新实验室在蚌埠实验中学正式启用。随着科学技术的发展，3D打印技术扑面而来。作为全球热门的前沿交叉技术，3D打印到底是什么，现在的发展情况怎样，到底它能用来做什么？记者日前深入中科大国家数学与交叉科学中心 （合肥）、图形与几何计算实验室采访——本报记者 桂运安3D打印扑面而来

不久前，一家名为“食用墨水”的全球首家3D打印餐厅在英国开张。这家餐馆从食物到餐具，甚至桌椅，都由3D打印技术制作。白天，这里是一个展示空间，人们在此能看到3D打印机的工作过程；晚上，这里摇身一变，成了精品餐厅，每晚只接待10名幸运客户，食客在花费250英镑（约合人民币2216元）后，可以享受9道3D打印的菜肴。

什么是3D打印？中科大教授刘利刚介绍，3D是英文 “3 Dimensions”的简称，中文是指三个维度、三个坐标，即有长、宽、高，换句话说就是立体的。 3D打印技术有很多个称呼，学术上称之为快速成型技术，从制造工艺的技术上划分则称之为增材制造。它是一种以3D设计模型文件为基础，运用不同的打印技术、方式使特定的材料，通过逐层堆叠、叠加的方式来制造物体的技术。 3D打印技术是一种前沿交叉技术，被誉为自二十世纪90年代兴起互联网以来最热门的技术，甚至有人将其称为是第三次工业革命，最终可以做到无所不能的打印技术。

在中科大国家数学与交叉科学中心 （合肥），随着三维建模、材料准备和3D打印机的启动，一只栩栩如生的巨大兔子，呈现在记者面前。 “这只巨大的兔子，采用的是3D打印和平面激光切割相结合的方式打印出来的，这是一种快速、廉价分块制造大物体的3D打印技术，比简单分块打印方法节省60%的材料成本和制造时间。 ”刘利刚介绍。

实验室内，兔子、骏马、青蛙等3D打印产品，令人目不暇接。 “今后，只要提前建模，钥匙丢了也不用再去外面配，在家就可以打印。 ”刘利刚笑言。 3D打印是以材料而定的制造技术，每层都要添加材料，被认为是一个增材的过程；而传统制造所使用的材料要被切割、钻孔、铣削或加工等，被看成是个减材的过程。 “3D打印是一种增材制造，几乎没有材料浪费，而且可以打印复杂工艺的产品。 ”刘利刚表示，其优越性在于可以短时间内快速完成用户需求的小批量定制化物件，降低新产品开发研制的成本和投资风险，缩短了新产品研制和投放市场的周期。

实验结果表明，该方法比目前简单的分块打印方法节省60%的材料成本和制造时间，并使得制造出的物体满足所要求的连接强度、整体平衡性及可打印性。 “这项成果可广泛应用于快速、廉价地制造体积较大且需定制的物体，如雕塑、雕像、电影道具、文物复制品等，且制造物体的尺寸越大，节省的材料成本和制造时间越多。 ”刘利刚表示。走向成熟尚需时日

过去，如果有人因交通事故，需要更换钦合金的人造骨骼，只有大、中、小3种型号可用，但未必适用。如今，通过CT扫描获取患者的图像数据后，利用3D打印机可直接打印出百分之百符合需求的人造骨骼。实际上，3D打印的人造骨骼、牙冠、助听器等，早已应用到世界各地成千上万的人身上。 “然而，3D打印的前景虽然很好，但走向成熟还尚需时日。 ”刘利刚坦言，3D打印的人造器官也许能保持一定的活性，但活性有多高、能保持多久，跟人类的器官是否匹配，都需要进一步的研究和验证。“这是人类的未来梦想。 ”刘利刚说。

“3D打印技术属于交叉学科，需要多领域科学家共同努力，才能突破当前的瓶颈。 ”刘利刚说，他对3D打印技术充满信心，“只要人类有需求，总会想办法去实现。 ”

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