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3D打印如何從人像推廣到工業

　　長沙晚報記者 陳煥明
　　作為全球第三次科技革命最受矚目的技術之一，3D打印技術可謂在長沙發展得紅紅火火。近日在長沙舉行的中國中部（長沙）國際裝備制造業博覽會上，3D打印唱起了主角，去年還偏居一隅默默無聞的3D打印企業，今年展位已經位于展館的正中心位置，工作人員講解了一整天，連嗓子都說啞了，人們最關心的莫過于3D打印到底怎樣打印一個立體的自己。
　　與熱鬧的消費級3D打印機相比，工業機的生產與應用要顯得冷清許多。這種技術究竟會不會給傳統的加工制造業帶來顛覆性變革？3D打印機何時能像平面打印機一樣遍地開花？隨著今年3月首個3D打印國家政策《國家增材制造產業發展推進計劃（2015－2016年）》的出臺，3D打印在工業領域的機遇和挑戰又一次引發了業內的關注。
　　民用：打印人像實現立等可取
　　早在3D打印剛剛興起時，因其可直接打印出立體模型，其發展前景一直被業界所津津樂道，甚至有人預測，未來3D打印機會像現在的噴墨打印機一樣普及到家庭。如今數年過去，雖然受制于打印精度和高昂的材料價格，3D技術普及到家庭的進程緩慢，但3D打印的概念和應用已經越來越被市民所接受。
　　在長沙就有一批這樣提供3D打印專業服務的公司，如湖南燚熵科技自主發明了矩陣式人體3D掃描儀，只需3秒就能深度獲取物體的三維、色彩和紋理數據，再用3D打印機將人像打印出來，整個過程只需3個多小時，讓3D打印這項服務像洗照片一樣實現立等可取。睿度科技的3D打印技術，能以最廉價的紙張為原材料，與傳統動輒幾百上千的樹脂、尼龍等材料相比，使用紙張的成本僅幾十元。
　　國內現在90%的3D打印企業是做打印人像這類“小玩意”的桌面機。此外，目前中國的3D打印已在汽車、生物醫療、文化創意等領域得到初步應用，但離實現大規模產業化、工程化應用還有一定距離。
　　工業：3D打印應用到火箭點火裝置
　　3D打印建起了房子，3D打印造出了汽車，甚至還有3D打印打出了人體骨頭用于手術……每一次3D打印在不同領域的亮相都賺足了眼球。其實，大家能看到的3D打印應用只是冰山一角，某些軍工領域早已成熟運用。而且諸如航空航天等高精尖領域對成本不敏感，零件多為單次小批量生產，恰恰與3D打印的特性相符。
　　記者昨日在位于長沙高新區的華曙高科看到一臺其研發的大型工業級3D打印機。這臺外觀看起來像大柜子一樣的3D打印機，內里分布著等同于一個制造車間的精密儀器，將物件的三維數據輸入電腦并按下“打印”鍵后，這臺“制造車間”就能在數小時內打印出工業級的零件。
　　該公司副總經理陳勃生告訴記者，3D打印在復雜結構的造型方面具有獨特優勢，“過去設計師在設計零件時，要考慮工藝性，否則到車間制造時會做不出來。但現在基本只要是想象得到的，就可以3D打印出來，甚至能做出傳統工藝難以做到的‘奇形怪狀’的結構。”
　　中國航天科工六院日前對外發布，我國首次成功將3D打印技術應用于固體火箭發動機研制領域，該火箭發動機點火裝置上的3D打印部分——殼體，正是由華曙高科量身定制。因為生產火箭點火裝置殼體的技術難度非常大，此前，航天科工六院已經想了很多辦法，正一籌莫展時，沒想到用3D打印技術一次性就通過點火試驗。
　　瓶頸：價格高、材料少等限制產業發展
　　速度快、省材料、能輕松應對結構復雜的產品，是否意味著3D打印將會摧毀或者說替代傳統制造業呢？陳勃生認為，雖然在部分產品的小批量生產和模具生產上頗有優勢，但在大批量生產上，3D打印的速度和成本仍存在一定缺陷。“3D打印擅長解決個性化、復雜化、高難度的生產技術，而傳統制造業擅長批量化、規模化和精益化的生產，兩者是互補關系。”
　　“這種叫好不叫座的狀況還可能持續相當長時間。”華曙高科總經理侯培林介紹，受已有的技術儲備所限，缺乏與3D打印相適應的逆向工程、三維數字建模及實際應用軟件的開發能力，相對較高的3D打印設備價格，單一企業相對較低的設備利用率，以及缺乏與設備配套的操作技術人員是阻礙3D打印產業發展的攔路虎。
　　多位業內人士告訴記者，材料品種少、價格貴、性能低，也是制約工業級3D打印應用的關鍵。因為3D打印屬于增材領域，所以材料發展是3D打印的物質基礎，材料發展決定了3D打印的應用范圍。
　　創新：系統開源實現行業百家爭鳴
　　正是看中3D打印材料市場的廣闊前景，一批材料研發生產企業紛紛把目光轉向這一領域。從事新材料研制的湖南匯融科技和湖南頂立科技公司攻克國內技術難題，成功開發出球形鎳基高溫合金粉、球形鈦粉等金屬基3D打印材料，填補多項國內空白。
　　5月18日，華曙高科在武漢“2015中國中部投資貿易博覽會”上發布全球首款開源可定制化的金屬3D打印機，控制系統的“開源”成為這款3D打印機的最大亮點。
　　目前美國、德國及國內其他3D打印設備生產廠商均采用閉源系統，如果客戶需打印新的材料就必須另外支付高額的參數包購買費用，無法實現材料的自我研發。“控制系統開源，讓購買者不僅能燒結我們指定的金屬材料，也能根據自身需求調整任意參數，使用第三方材料，甚至是自身進行材料研發。”華曙高科設備研發部主管周智陽如是說。
　　“我們不要做3D打印行業中的IOS，而是要做Android。”華曙高科董事長許小曙認為，這種開源金屬3D打印機的發布，可以“帶動一批人、一批公司、一批行業投身3D打印行業發展，促進我國3D打印產業的不斷進步，真正實現百家爭鳴的良性市場競爭格局”。
　　規劃：長沙將建3D打印應用工業技術研究院
　　在國務院5月發布的《中國制造2025》規劃中，有5處提到了3D打印，并將其列為要突破的10個重點領域之一。業內人士預計，未來5年時間里，3D打印行業將實現從消費級應用到工業化應用，從以非金屬3D打印設備為主到以金屬設備為主的過渡，全球做金屬3D設備的公司將達到30家，中國將產生10家。
　　記者從市科技局了解到，為響應國家關于工業4.0、“中國制造2025”計劃的貫徹落實，進一步促進長沙市工業技術創新與發展，長沙正研究制定設立各類工業技術研究院的政策文件。目前，3D打印應用工業技術研究院建設方案正在進一步規劃完善中，有望成為第一批成立的研究院。