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目前世界上最小最快的3D打印機,已成功打印一輛F1賽車
英國南安普敦大學制造的世界上第一架“3D打印”飛機
前段時間,由成龍執導並擔任主演的影片《十二生肖》想必很多人都看過,其中有一個畫面就是將圓明園十二生肖獸首的詳細數據輸入電腦後,打印機立即就打印出了與實物一模一樣的複製品。你很可能以爲這是爲吸引眼球而設計的帶有科幻色彩的情節,但實際上,這種被稱爲3D打印的神奇技術已經走進現實,併成爲各主要軍事強國爭相研發、應用的“新寵”。有專家預測,未來我們生活中的電器、汽車以及房子,甚至是戰場上使用的飛機、大炮、潛艇等武器裝備,皆可被打印出來。
或將引發新一輪技術革命浪潮
其實,3D打印正是發源于軍方的“快速成型”技術,早在上世紀90年代就已提出技術研發構想,只不過近幾年纔出現了突破性進展,似乎一夜之間出現在世人的眼前。2012年,美國《時代》週刊將3D打印產業列爲“美國十大增長最快的工業”,英國《經濟學人》雜誌則預測,3D打印技術將與數字化生產模式一道,推動新一輪工業革命的來臨。
所謂3D打印技術,是一種由計算機輔助設計軟件通過成型設備以材料累加的方式製成實物模型的增材製造技術。它既不需要用紙,也不需要用墨,而是通過電子製圖、遠程數據傳輸、激光掃描、材料熔化等一系列技術,使特定金屬粉或者記憶材料熔化,並按照電子模型圖的指示一層層重新疊加起來,最終把電子模型圖變成實物。由此可見,3D打印技術是一項集光、機、電、計算機、數控及新材料於一體的先進綜合製造技術。
“克隆”造物,似乎無所不能
與傳統技術相比,3D打印技術最突出的優點是無需機械加工或任何模具,就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件,從而大幅縮短生產週期、提高生產效率。此外,3D打印技術還可以製造出傳統生產技術無法制造出的外形,讓人們可以更有效地設計出飛機機翼、熱交換器等工藝複雜的產品。在生產過程中還沒有與其功能無關的剩餘物,一旦技術走向全面成熟,將大大降低生產成本。
3D打印技術使產品“複製”由平面擴展到了立體空間,其意義遠遠超過了噴墨到激光、黑白到彩色打印技術的發展,而且它將使裝備製造業徹底告別車牀、鑽頭、衝壓機、制模機等傳統工具,改由更加靈巧的電腦軟件主宰。以後,長長的流水線、轟鳴機器聲都將越來越少,一個人、一臺電腦、一部打印機就有可能組成一個“工廠”。因此,專家預測,3D打印技術帶來的變化或將改變整個製造業的面貌。
目前,國外已經通過3D打印技術成功地打印出了槍支、自行車、汽車、電控飛行器等物。去年,美國3D打印服務提供商已經打印了75萬種產品,數量之多令人驚歎。我國的3D打印技術發展也頗爲可觀,目前世界上最大的3D打印機,正是出自我國的科技工作者之手;包括天宮一號的零部件,也都使用了3D打印技術。
隨着3D打印技術一路“高歌猛進”,科學家們不禁做出了這樣的暢想:未來,也許建築工地上只需一臺超大型的3D打印機,就可以自動打印樓房;也許只給月球發射幾臺3D打印機,就可利用現地材料打印出一個月球基地;如果生病了某個器官要換掉,無需找匹配的器官源,只要在患者身上取一些幹細胞培養成爲打印原料,然後打印出一個一模一樣的器官進行移植就可以了……
註定將在軍事應用領域大展身手
在軍事領域,3D打印技術給裝備保障帶來的變化無疑也是革命性的。在未來信息化戰場上,無論武器裝備處於任何位置,一旦需要更換損毀的零部件,技術保障人員可隨時利用攜帶的3D打印機,直接把所需的部件一個一個地打印出來,裝配起來就可以讓武器裝備重新投入戰場。據外媒報道,美國陸軍已經加入擴展3D打印行動,爲“增強小型前線作戰基地的可持續作戰能力”,去年8月和今年1月,他們先後向阿富汗戰區部署了兩個移動遠征實驗室,實驗室由一個6米的集裝箱製成,配備有實驗室設備、成型機、3D打印機和其他製造工具,可以將塑料、鋼鐵和鋁等材料打印成戰場急需零部件。
另外,3D打印還可廣泛應用於輔助軍事技術研發。有專家預測,未來不僅小型槍支、簡單物資可實現打印,軍艦、飛機、坦克等大型、複雜的武器裝備,甚至食物、軍事基地等都可用3D打印機直接或間接“製造”出來。目前,美國軍方已使用3D打印技術輔助製造某型導彈彈出式點火器模型,並取得了良好的效果。美國海軍也在尋求通過在機器人體內植入3D打印機,使機器人半自動化地實現“相互溝通、協作以及製造”等能力。換言之,就是利用機器人來生產更多的機器人。
無所不能,也不能“爲所欲爲”
3D打印技術雖然具有廣闊的發展前景,但目前還不可能大量地應用於軍工製造領域。具體來看,3D打印又可看作堆積成形技術,每一層材料都有厚度,這就決定了它的精度目前還難以企及傳統的減材製造方法。並且打印材料目前也主要限定在塑料、樹脂、可粘結的粉末顆粒,等等,打印出來物品的強度和硬度都差強人意,與軍事需求的標準尚有一定距離。如世界上第一支利用3D技術打印的槍支,在進行第6次射擊時就出現了3處嚴重性破碎。
從技術本身來說,3D打印存在的這些缺陷,或將隨着技術的發展一一得到解決。而它衍生的倫理和安全問題,才更加令人擔憂。對於恐怖分子和犯罪分子而言,“3D打印槍能射擊一次就夠了”。隨着3D打印機的普及,未來如果有人想要一把AK47,先在網上下載模型圖紙,然後用3D打印機打印配件進行組裝……無需申請生產許可證,無需掌握制槍技術,即可輕鬆擁有一支突擊步槍。而且,由於槍支上沒有序列號,也沒有銷售途徑,塑料材質的槍支還能逃過金屬監測器的檢查,警方將很難追蹤到槍支究竟來自哪裏。因此,如何建立一套有效的監管機制,保證3D打印技術被用於“正途”,是我們在加快發展該項技術的同時,必須預先解決的一個重要問題。
我國並沒有形成產業鏈
目前爲止,我國雖然在3D打印的市場上已經有不少嗅覺敏銳的掘金者,並且這個羣體正在不斷擴大。但是我國仍然沒有形成3D打印的產業鏈,也並非3D打印技術的主市場。2011年,以全球主要國家3D打印設備的裝機比例來說,我國3D打印設備的裝機量,僅佔全球的9%。在我國,由於3D打印機昂貴的價格,所以企業成爲主要購買目標。但即使對於企業來說,這個價格也足夠昂貴。上海工業設計協會祕書長王日華表示,價格是制約國內企業的最主要因素之一,“更重要的是,企業看中設計、對新產品模型快速更新的需求還不是很迫切,有些還在不斷壓低設計成本等。”所以3D打印技術要成爲主流的生產製造技術還尚需時日。
來源:《東方早報》