3D打印，又稱增材制造，是一種數字化制造過程，通過逐層堆積材料來創建三維物體。今天，3D打印以其獨特優勢正向生產生活各個領域廣泛滲透，醫療、建筑、航天、工業生產、教育、文物保護等場景都能看到這項新技術的應用。
記者選取與日常生活較近的3個場景：蓋房子、看病就醫、陶藝DIY，一窺新技術如何進入和改變我們的生活。
像搭積木一樣蓋房子—— 打印農房成了“網紅”景點
這座民居由浙江大學建筑工程學院智能建造團隊聯合靈砼科技、冠力科技、山東基石增材公司產研協作共同完成。“院落采用一體化數字設計，整個房屋、院墻、廊柱等結構部件，還有花壇、地磚、假山、雕塑等景觀裝飾均由混凝土3D打印而成，外部雕花紋理和內部管線空腔都是在設計階段隨著結構一起做好，三維建模，所見即所得。”浙江大學建筑工程學院副教授孫曉燕介紹。
“設計完成后，打印過程就像擠奶油，3D打印機的噴嘴在設計好的軌道上來回運行，同時‘吐’出混凝土，一層層堆疊起來，墻體模塊就造好了。”孫曉燕說。記者湊近仔細觀看，灰白色的混凝土墻體表層帶有一層層約1厘米厚的紋理，還利用墻面凹凸形成頗具藝術感的花紋。
顏值挺高，實用性如何？
“設計之初就充分考慮了如何利用墻體空腔解決保溫隔熱隔聲等功能和結構抗震抗災的配筋需求，保溫性能好，燒天然氣取暖，比住普通房屋更省，結構強度也更高。”浙江大學智能建造與工程管理研究所所長王海龍教授說，“還用上了固廢低碳混凝土，更綠色環保。”
造價如何？“這座院子建設成本為30萬元左右，和農村普通的磚混房建造成本接近，附近幾個村的農戶也想著在自己家‘打印’一套。”故城縣農業農村局副局長張延安表示，“現在農村蓋房子經常面臨用工短缺，3D打印為美麗鄉村建設提供了新思路，我們計劃在更大范圍內推廣。”
認可背后，是科研團隊板凳甘坐十年冷的艱辛與執著。
“從2013年起就致力于數字建造技術研究，用2年時間摸清了打印混凝土的性能調控，又逐步攻克打印設備、配筋增強技術以及打印建造技術等，團隊至今已取得3D打印材料、裝備、結構、施工方法國內外發明專利30余項，設備和技術也出口到了國外。”王海龍說。
從削足適履到量體裁“骨”—— 為提升健康福祉出份力
治療骨科疾病多半就是在和骨缺損戰斗。小的缺損人體可以自我修復，到一定程度只能借助人工解決，植入的骨填充塊就是解決方法之一。“世界上沒有兩片完全相同的樹葉，也沒有兩個人的關節或骨缺損的情況是完全一樣的。”郝永強說，“過去，同一款人工關節假體形態基本一致，僅有少數幾種尺寸差異，后來隨著設計改進，組成假體的部件有多種規格，連接部有了更多的調節接口，但即便如此，效果仍不理想。”
3D打印的應用，實現了骨科手術由削足適履到量體裁“骨”的精準化治療。搭載人體細胞、細胞因子的生物打印活性組織或器官，則代表了3D打印醫學應用的最高層次。
郝永強清楚地記得兩年前一位16歲女孩由母親陪同來向他求助。當時，這名患者飽受左小腿疼痛困擾，連走路都成問題——臨床診斷為“左脛骨近端腫瘤”。
“切除腫瘤會引致骨缺損，傳統的治療方法采用自體骨或異體骨移植，都存在一定風險或缺陷，如二次手術創傷、疾病傳播、免疫排異、骨來源受限等。”郝永強說。
看著陳列室冷冰冰的模型，聽著讓人一頭霧水的術語，患者和家屬都有點蒙，但郝永強還是說服他們，同意采用一項新技術——那是中國科學家開創的“生物3D打印活性骨修復骨缺損”技術的首次應用。
3D打印活性骨被植入缺損部位，慢慢降解并釋放出搭載的患者自身的干細胞及活性生長因子，與缺損區域周圍骨組織細胞相互作用，骨形態完全匹配，修復速度也大大加快。
效果出乎患者預料。術后一個多月，這名女孩就能活動自如了，不僅回到課堂，還能上體育課。
從醫35年，在郝永強幫助下，已有成百上千名患者感受到3D打印技術的溫度。“上世紀90年代，國內醫生會優先選擇國外的技術和產品。現在，從原材料到設備軟硬件再到實施手術，我們實現了3D打印骨科手術技術和產品的完全國產化，手術成果讓外國專家瞪大眼睛。”郝永強說。
在家也能燒瓷器—— 更便利地享受動手樂趣
在古代，選礦、煉泥、定樣、利坯、繪畫、施釉、入窯燒瓷，數十道程序下來，往往歷時數月才能制作完成。
今天，網購好原料，用陶瓷3D打印機，使用窯爐燒制，或者更簡單點，家用微波爐也能替代——劉文強測算出的平均時間是15分鐘。
10年前，出于個人興趣，山東大學機械工程專業二年級學生劉文強研發了一款陶瓷3D打印機，在學校環保主題的創新比賽中拿了獎，后來代表學校參加全國比賽，又斬獲一等獎，這些獎狀一直被他悉心珍藏。
10年間，這名獲獎大學生成了濟南辰坤智能科技有限公司創始人，一款產品衍生出適用于多種場景的系列產品。“既有適合普通消費者的，也有的適合專業人士、公司。如用彩色釉料打印，也能實現上釉效果。”劉文強說。
劉文強的辦公室里擺滿了花瓶、水杯、擺件等大大小小顏色各異的陶瓷制品，這些都是他開發的陶瓷3D打印機制作的。與其說是辦公室，倒不如說更像一個陶藝DIY手工作坊。劉文強說：“陶瓷3D打印機大大降低了藝術創作、藝術體驗的成本。”
打印出來的作品，稱得上藝術品嗎？這是劉文強經常面對的質疑。“有人說機器做出來的東西沒有靈魂。”他回憶。
最初，劉文強也不知道如何反駁，直到他從用戶樂此不疲的體驗中找到了3D打印文創產品的價值。吉爾·泰勒是美國人，有60多歲，很喜歡陶藝，但隨著年齡增長，手經常不聽使喚，陶藝制作讓她感到有些力不從心，直到發現這家公司的產品。
泰勒在社交平臺上“秀”出一件3D打印和手工配合完成的作品：那是一只站立的母獅，穿禮裙戴披肩，身姿優雅，頭微微抬起，凝視遠方，其中最難的裙裾就是3D打印而成的。“3D打印可以幫助用戶擺脫禁錮、突破傳統工藝的束縛，做出更加復雜多變的形態，帶來更大的創作自由度。”劉文強說。
可以打印的，不只是陶瓷。手辦、船模、建筑模型、雕像、玩具……在文化創意領域，3D打印的應用越來越廣。劉文強感覺到，消費級3D打印機市場增長速度很可觀。有數據佐證了這一點：2022年中國消費級3D打印設備銷量為135.18萬臺，較2017年增長14.4倍。
打印速度慢、使用門檻高、產品價格高等因素一度“勸退”廣大普通消費者。近年來在市場需求和技術進步共同催化下，消費級3D打印機銷售價格大幅下探，并叩開海外市場。
“我們的用戶主要來自海外，一些動手能力很強的人還會熱情地提出建議幫助改進產品，很喜歡這種和用戶共創的氛圍。”劉文強說，“希望我們的產品能走進更多家庭，讓人們更便利地享受動手樂趣。”
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
