2015年國內十大3D打印技術突破大盤點

3D打印技術從出現(xiàn)開始就被賦予了非比尋常的意義，不少業(yè)內人士認為，3D打印將顛覆傳統(tǒng)制造模式。而美國《時代》周刊已將3D打印產(chǎn)業(yè)列為"美國十大增長最快的工業(yè)"，英國《經(jīng)濟學人》雜志則認為它將"與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動實現(xiàn)第三次工業(yè)革命"。2015年，受德國"工業(yè)4.0"等制造大國的挑戰(zhàn)，"中國制造2025"強勢崛起，3D打印"臨危受命"，擔負起推動中國智能制造的重任。

　　一路"披荊斬棘"過后，業(yè)內人士一致認為，中國3D打印市場前景可期。據(jù)權威數(shù)據(jù)顯示，到2016年，中國3D打印機市場規(guī)模將擴大到100億元，是2012年的10倍，中國超越美國成為全球最大的市場。與此同時，國內3D打印技術也逐步實現(xiàn)了從概念到應用的完美蛻變，多項技術躋身世界前列。下面，就隨小編一起回顧2015年國內十大3D打印技術突破。

　　一、航天二院25所實現(xiàn)高精密金屬3D自主打印

　　作為當前國際先進制造領域炙手可熱的焦點，3D打印被認為是一項革命性、顛覆性的新技術，也是國內為數(shù)不多的能與國際同步甚至領先的新技術。

2015年國內十大3D打印技術突破大盤點

　　航天二院25所運用最新引進的3D打印設備，成功打印出某型號鋁合金復雜構件，首次在集團內應用激光選區(qū)熔化技術，實現(xiàn)高精密金屬3D自主打印，標志著25所已掌握面向3D打印的結構設計、工藝和制造全流程的核心技術，完全具備金屬3D打印精密結構的研制能力。

　　這一技術突破，為我國高性能航天產(chǎn)品的研制和快速響應研發(fā)提供了有力保障。

　　二、利用細菌驅動的微觀泵 上海交大3D打印新科技

　　迄今為止，科學家們已經(jīng)能夠在肉眼可見的宏觀泵的幫助下驅動粒子運動。不過它們都很笨重，在最小化時并不能很好的工作。然而3D打印技術的突飛猛進，為科學家研究微觀尺度帶來了極大的幫助。

　　在3D打印技術的幫助下，上海交通大學的張何朋教授帶領的團隊，通過在一個微觀的3D打印結構中嵌入一系列的細菌，他們創(chuàng)造了一個非常小而且具有通用性的微觀泵。借助微觀世界的居民--能動菌開發(fā)出了一種功能性的替代裝置。這些細菌的了不起之處不僅在于其所存在的介質，而且它們在運動方面比人造的電機系統(tǒng)更加高效。

　　此次突破的意義在于，不僅解決了微觀世界中的一個典型挑戰(zhàn)--運動，而且為高效地運輸粒子、藥物等微觀物質打開了大門。

　　三、航天科技211廠打造國內首個3D打印鈦合金葉輪

　　中國航天科技集團公司211廠采用激光選區(qū)熔化成形技術，完成了國內首個鈦合金葉輪的生產(chǎn)制造，并順利通過試驗考核，實現(xiàn)了復雜結構件的快速研制。這一技術的突破，驗證了"3D打印"金屬結構件在超高速旋轉條件下應用的技術可行性，為火箭發(fā)動機系統(tǒng)的快速研制提供了新的技術途徑。

　　四、復旦大學首次將3D打印技術應用于熱電材料成型

　　復旦大學材料科學系梁子騏教授與同濟大學聲子學與熱能科學中心周俊研究員合作，帶領團隊成員首次成功將3D打印技術應用于熱電材料成型，同時得到了具有"聲子玻璃-電子晶體"特性的非晶熱電材料，該成果已發(fā)表在材料專業(yè)國際著名雜志Small上。

　　五、藍光英諾發(fā)布全球首創(chuàng)3D生物血管打印機

　　生物3D打印向來是3D打印行業(yè)的一個重要發(fā)展方向，10月25日，藍光發(fā)展旗下全資子公司四川藍光英諾生物科技股份有限公司宣布，"國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)"3D生物打印血管項目獲得重大突破，具有完全自主知識產(chǎn)權的全球首創(chuàng)3D生物血管打印機問世。

　　這一技術的突破性意義在于，藍光英諾利用干細胞為核心的3D生物打印技術體系已經(jīng)完備，包括醫(yī)療影像云平臺、生物墨汁、3D生物打印機和打印后處理系統(tǒng)四大核心技術體系，器官再造在未來成為可能。

　　六、等離子束3D打印問世 開啟增材制造新時代

　　近年來，金屬3D打印技術在航空航天、汽車、生物醫(yī)學等領域得到了一定應用，在工程和科研等領域也占有獨特地位。但目前采用的激光3D打印技術由于成本高、打印材料選擇局限性、打印效率低等諸多因素，使得金屬3D打印產(chǎn)業(yè)的應用空間受到了巨大的局限。

　　成都一家企業(yè)正在研發(fā)一款基于層流電弧等離子體束系統(tǒng)技術的金屬3D打印設備，金屬3D打印大軍有望再添一枚"新鮮"的成員。據(jù)介紹，成都真火科技研制出的層流電弧等離子束，可產(chǎn)生穩(wěn)定、可控的熱源，溫度可在15000攝氏度至200攝氏度間調節(jié)。由于這種等離子束是穩(wěn)定可控的，非常適合作為3D打印的基礎熱源。層流電弧等離子束的電使用率可達95%。該等離子束溫度可控并穩(wěn)定，且造價比激光束要低。

　　七、金屬3D打印破除發(fā)動機設計受加工水平制約

　　金屬材料的3D打印技術主要是以金屬粉末、顆粒或金屬絲為原料，通過CAD模型預分層處理，采用激光束熔化材料、凝固，形成堆積生長的一種金屬材料增材制造技術。與傳統(tǒng)車床、CNC數(shù)控機床等金屬加工技術相比，該技術具有無模具自由成型、加工速率快、小批量零件生產(chǎn)成本低、加工復雜異形結構能力強、多種材料任意復合制造等優(yōu)勢，近年來引起了國內外航空航天單位的廣泛關注。

北京動力機械研究所成功應用金屬3D打印技術實現(xiàn)了部分發(fā)動機復雜、關鍵、重要零部件的試制，突破了"發(fā)動機設計受加工水平制約"瓶頸，同時提高了發(fā)動機各項性能指標，簡化零部件結構。

　　將金屬3D打印技術引入航天發(fā)動機零部件制造領域，可響應快速制造需求，標志著我國航天發(fā)動機制造駛入"快車道"，對提升我國發(fā)動機設計與制造能力具有重要意義。

　　八、中國誕生全球最大"巨無霸"3D打印機

　　7月，重慶市相關高校、科研院所聯(lián)合啟動863計劃4個主題項目，由重慶大學牽頭的"3D打印關鍵技術與裝備研制"所研發(fā)的打印設備將有望打印出全球最大的單體零部件。據(jù)悉，目前世界上在工業(yè)應用中能夠打印的零部件單邊最大尺寸為25厘米，而此次計劃攻克的技術是打印單邊尺寸75厘米的零部件。

　　據(jù)介紹，該項目的研發(fā)將形成具有自主知識產(chǎn)權的成形工藝、裝備、軟件等關鍵技術，為3D打印在工業(yè)領域中的大規(guī)模推廣應用提供成套解決方案，以加快我國在高附加值產(chǎn)品領域的創(chuàng)新速度、降低創(chuàng)新成本。據(jù)悉，該項目預計將在4年內完成研發(fā)。

　　九、中國首次3D打印火箭點火裝置測試成功

　　據(jù)了解，新一代航天固體火箭發(fā)動機的研發(fā)設計方案多變、狀態(tài)繁復，尤其固體火箭發(fā)動機點火裝置殼體結構復雜，設計要求精準度高，加工成本高，難度大周期長，稍有差錯就會造成巨大損失。

　　為解決這一難題，中國航天科工六院41所點火技術研究室科研人員將3D打印技術引入到點火裝置殼體研制過程中，前期設計人員對3D打印的主要工藝進行了調研，確定了工藝路線后，加工了上百個打印試樣，并進行了多次單項點火試驗來考核點火裝置殼體性能。

　　5月6日，中國航天科工六院傳來喜訊，該院41所將3D打印技術應用于某型號固體火箭發(fā)動機點火裝置，地面測試獲得一次成功，這是我國首次將3D打印技術應用于固體火箭發(fā)動機研制領域。

　　十、DNA水凝膠成功用于活細胞3D打印

　　因具有高含水量和類似于細胞外基質的特點，水凝膠是三維組織打印和人工器官制備的首選基材，也因此成為化學、材料和生命醫(yī)學領域研究的熱點。但是，在研發(fā)出DNA水凝膠之前，還沒有一種水凝膠材料能夠同時滿足活細胞3D打印所要求的細胞相容性、力學強度、通透性、快速成型等苛刻條件。

　　清華大學化學系劉冬生課題組與英國瓦特大學科研人員合作，將DNA水凝膠材料成功地應用于活細胞的3D打印，而該凝膠材料可以根據(jù)需要迅速分解不殘留，為將來3D打印器官的活體移植創(chuàng)造了條件。