3D打印技術(shù)打出心臟模型,為何在消費(fèi)級市場難覓蹤影?專欄
近日,麻省理工學(xué)院的研究人員與波士頓兒童醫(yī)院的醫(yī)生聯(lián)合研發(fā)出一種利用3D打印技術(shù)打印心臟模型圖的醫(yī)學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以核磁共振成像為藍(lán)本,只需掃描心臟的8個(gè)橫截面輪廓,通過設(shè)計(jì)好的算法,一小時(shí)內(nèi)就能打印好心臟模型,不必再像以前一樣花費(fèi)近10個(gè)小時(shí)且多次掃描。3D打印技術(shù)目前已應(yīng)用于多種領(lǐng)域,使得科技向前邁進(jìn)一大步。英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志則認(rèn)為3D打印技術(shù)將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命”,不過,3D打印技術(shù)也有許多方面尚不成熟。
一、3D打印技術(shù)“能者多勞”,已在眾多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛
3D打印技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代中期,打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”,通過電腦控制將其層層疊加。最終將計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。3D打印技術(shù)與普通打印工作原理基本相同,只不過所用的打印材料是金屬陶瓷、尼龍纖維、鐵、鈦合金、磨砂等。
3D打印材料應(yīng)用的領(lǐng)域廣泛,涉及航天航空、軍事、醫(yī)療、服裝等諸多領(lǐng)域。
⒈航天領(lǐng)域
航天領(lǐng)域?qū)α慵木珳?zhǔn)度和精密性有極高的要求,而零件加工難度大、特殊材料利用率低等問題一直長期困擾著這一行業(yè),也成為航空航天事業(yè)發(fā)展的桎梏。3D打印技術(shù)的特性恰好能解決這些問題,故而被廣泛地應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域。3D打印技術(shù)在這一領(lǐng)域主要有兩大應(yīng)用:迅速制造出復(fù)雜的零部件與迅速修復(fù)零部件。目前已有美國宇航局的3D打印火箭噴射器、俄羅斯技術(shù)集團(tuán)的3D打印無人機(jī)等利用這一技術(shù)制造出的成品。中國航天科技集團(tuán)公司也已聯(lián)合上海航天技術(shù)研究院研制出了一款多激光3D打印機(jī),它能夠打印出形狀不規(guī)則且極其微小復(fù)雜的部件。3D打印技術(shù)極大地提高了資源利用率,而且最大限度地節(jié)省了時(shí)間。
⒉軍事領(lǐng)域
在今年的9.3閱兵式中,很多戰(zhàn)機(jī)的零部件都采用了3D打印技術(shù)。其實(shí),3D打印與軍方有著很大“淵源”:該技術(shù)正是出自軍方的“快速成型”技術(shù)。早在上世紀(jì)90年代,軍方就已提出技術(shù)研發(fā)構(gòu)想,只是近幾年才取得突破性進(jìn)展。3D打印技術(shù)的優(yōu)勢在制造武器裝備時(shí),能夠提高裝備性能并降低成本、縮短時(shí)間,還可以很好地進(jìn)行維修。這對軍事領(lǐng)域來說是很重要的。
⒊醫(yī)療領(lǐng)域
3D打印的特性使得其在醫(yī)療領(lǐng)域也有“用武之地”。日本筑波大學(xué)的3D打印肝臟模型、北京大學(xué)用3D技術(shù)打印脊椎植入十二歲男孩兒身體、紐約長老會醫(yī)院3D打印心臟救活了兩周大的嬰兒都是這項(xiàng)技術(shù)的功勞。此外,它還可以打印人身體上的各種器官,甚至可以復(fù)制子宮中的胎兒。
⒋服裝及其他領(lǐng)域
除了這些專業(yè)領(lǐng)域之外,3D打印對我們生活的更有品質(zhì)也是有所幫助的。有時(shí)我們很難買到一件既合身又合心意的衣服,3D打印技術(shù)可以為我們解決這一困擾。經(jīng)歷了“單量單裁”與大規(guī)模生產(chǎn)的時(shí)代,今天的服裝行業(yè)不只要求速度,更要求個(gè)性。而3D打印技術(shù)符合潮流,能夠按照設(shè)計(jì)打印出成品,做到“圖樣進(jìn)去,服裝出來”,滿足了個(gè)性化需求。并且能夠快速成型,節(jié)省了時(shí)間與原料。
3D打印的服裝以前只限于T臺展示等場合,但近日,荷蘭教育文化和科學(xué)部的部長Jet Bussemaker女士身穿3D打印的衣裙、鞋子還有手提包出現(xiàn)在9月的荷蘭親王日上。她表示“我之所以選擇在這個(gè)時(shí)候穿著這套很有科技含量的服飾,就是為了向國民展示荷蘭的高科技和創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)獲得的成果。”
同理,在食品、家居等生活方面,3D打印技術(shù)的特性也使得其在這些領(lǐng)域發(fā)揮更大的優(yōu)勢。
二、3D打印技術(shù)發(fā)展過程中存在諸多問題
⒈產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)尚待革新
3D打印技術(shù)尚處于初級階段,技術(shù)還不夠成熟。在工作效率方面,3D打印零部件需要花費(fèi)數(shù)小時(shí),速度甚至低于傳統(tǒng)制造業(yè);在材料開發(fā)方面,3D打印耗材僅有石膏、光敏樹脂、塑料、陶瓷等十幾種材料,無法滿足各領(lǐng)域?qū)τ诓牧隙鄻有缘囊螅?strong>在技術(shù)方面,3D技術(shù)打印出的金屬制品致密度、精度達(dá)不到要求,需要加工,一旦打印具有復(fù)雜曲面的零部件時(shí),其支撐材料難以去除,就無法制造出符合要求的零部件。
盡管3D打印在生活中也有所應(yīng)用,但由于其價(jià)格高、材料難以獲得,所以尚未普及,故而技術(shù)的革新是使3D打印技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的必要環(huán)節(jié)。
⒉產(chǎn)業(yè)市場需求不夠強(qiáng)大
富士康董事長郭臺銘曾說:“如果3D打印真有用,我的‘郭’字倒過來寫。”這種觀點(diǎn)雖然偏激,但卻不是毫無根據(jù)的,目前,3D打印市場需求極小,做3D打印的企業(yè)也呈現(xiàn)出難以維系之態(tài)。武漢濱湖機(jī)電是國內(nèi)第一批涉及3D打印業(yè)務(wù)的公司,至今虧損依然大于盈利,其總經(jīng)理周建國透露:“目前,大部分同行生存都很艱難。”被視作國內(nèi)規(guī)模最大的3D打印公司的紫金立德董事長連寧也表示:“我們目前的現(xiàn)金流和資金結(jié)構(gòu)僅能維持企業(yè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但若要擴(kuò)大規(guī)模、新增投資或回收前期投資成本,基本上不可能。”由此可見市場需求的疲軟。
一個(gè)產(chǎn)業(yè)要想發(fā)展壯大,市場需求是必不可少的原動力。所以培育市場需求、擴(kuò)大市場規(guī)模是發(fā)展3D打印行業(yè)的重要任務(wù)。
三、專業(yè)領(lǐng)域大有可為,也可能延伸至消費(fèi)級市場
目前,3D打印概念被炒得熱火朝天。但由于技術(shù)、材料、市場等諸多因素的限制,3D打印技術(shù)在未來一段時(shí)間內(nèi)為專業(yè)領(lǐng)域服務(wù)的可能性會更大一些。要使這項(xiàng)新興技術(shù)得到發(fā)展與普及,延伸至消費(fèi)級市場,僅有熱情遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,更不是大量的資本涌入可以解決的。除了技術(shù)的發(fā)展與革新之外,還需要商業(yè)模式的清晰。3D打印行業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的特點(diǎn)來決定自己的發(fā)展道路。做精做細(xì)才是這一產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展模式。
據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2014-2018年中國3D打印產(chǎn)業(yè)市場需求與投資潛力分析報(bào)告》顯示, 2013年全球3D產(chǎn)業(yè)的增速達(dá)到81.49%,市場規(guī)模達(dá)40億美元。我國3D打印技術(shù)起步雖晚但升溫快,仍停留在科研階段,尚未實(shí)現(xiàn)其他領(lǐng)域普及。
3D打印產(chǎn)業(yè)也許會帶來下一次工業(yè)革命,但這需要各個(gè)領(lǐng)域各盡所長,共同努力。也許隨著技術(shù)的成熟與時(shí)間的發(fā)展,3D打印技術(shù)會像當(dāng)年的電腦一樣,意想不到地大規(guī)模進(jìn)入消費(fèi)級市場,走入大眾的生活。
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