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材料學(xué)與3D打印技術(shù) 技術(shù)的進(jìn)步與挑戰(zhàn)
2021年02月25日 10:49:15
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：7943
3D打印是近年來(lái)頗具話(huà)題性的一項(xiàng)技術(shù)，它的出現(xiàn)不但為產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了更多的可能，更一定程度上影響了產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的思路。
【化工儀器網(wǎng) 科技前沿】3D打印是近年來(lái)頗具話(huà)題性的一項(xiàng)技術(shù)，它的出現(xiàn)不但為產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了更多的可能，更一定程度上影響了產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的思路。與此同時(shí)，與3D打印有著密切聯(lián)系的設(shè)備3D打印機(jī)也逐漸出現(xiàn)在人們的視野里，你不但可以在各式各樣的科研類(lèi)展覽中看到相關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)展出不同類(lèi)型的3D打印機(jī)，甚至可以在購(gòu)物網(wǎng)站上委托商家根據(jù)自己提供的設(shè)計(jì)圖3D打印出自己需要的產(chǎn)品。
不過(guò)，如果你嘗試著購(gòu)買(mǎi)此類(lèi)服務(wù)，又會(huì)發(fā)現(xiàn)，在我們能夠接受的價(jià)格范圍內(nèi)，我們可以打印到的產(chǎn)品多會(huì)存在毛邊，或者明顯的材料分層情況，盡管日常使用上可以通過(guò)打磨來(lái)優(yōu)化成品，但是其精度上無(wú)法滿(mǎn)足精密產(chǎn)品的使用標(biāo)準(zhǔn)。
那么是不是說(shuō)3D打印就無(wú)法制造出精密的產(chǎn)品呢？自然也不是。事實(shí)上，近年來(lái)3D打印在精密產(chǎn)品生產(chǎn)上被寄予厚望。一方面，在醫(yī)療及生物科學(xué)領(lǐng)域，多次實(shí)驗(yàn)證明了3D打印有可能生產(chǎn)出能用于醫(yī)療移植的器官或者用于皮膚修復(fù)的組織結(jié)構(gòu)；另一方面，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，采用3D打印生產(chǎn)的諸多器件已經(jīng)被采用到儀器設(shè)備上，并且能確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
因此，歸根結(jié)底，3D打印出來(lái)的產(chǎn)品好壞其實(shí)是有兩個(gè)因素決定的——3D打印儀以及3D打印耗材。一般來(lái)說(shuō)，3D打印儀的品質(zhì)直接決定了打印出來(lái)的產(chǎn)品的精度，而耗材則是一定程度上決定了成品的物化性質(zhì)及適用性好壞。
那么好的3D打印技術(shù)精度能有多高呢？盡管我無(wú)法給出一個(gè)答案說(shuō)明其上限，但是至少?gòu)哪壳翱矗?D打印技術(shù)在高鐵列車(chē)上打印關(guān)鍵部件，還是很有可能的。日前，一項(xiàng)關(guān)于3D打印和金屬加工的技術(shù)被發(fā)表在《材料加工技術(shù)》雜志上——“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”技術(shù)。據(jù)了解，通過(guò)“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”技術(shù)打印的金屬部件具有高強(qiáng)韌等優(yōu)勢(shì)，而研究出該技術(shù)的張海鷗團(tuán)隊(duì)，也已基于該技術(shù)成功打印出時(shí)速600公里及以上磁浮列車(chē)懸浮架關(guān)鍵支撐部件。
事實(shí)上，在許多時(shí)候，限制3D打印發(fā)揮的，是3D打印的耗材。從某種程度上來(lái)說(shuō)，耗材的自由度給3D打印提供了各式各樣的成品可能，但是，并不是所有的原材料都能滿(mǎn)足3D打印的需求。不過(guò)，為了更好地提升3D打印技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)于3D打印材料的發(fā)展也有很大的助力。與此同時(shí)，3D打印材料也順勢(shì)與許多重要項(xiàng)目有所聯(lián)系。例如在《“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“氫能技術(shù)”等18個(gè)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南征求意見(jiàn)》中，“先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料”、“功能與智能材料”兩個(gè)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)中就有9項(xiàng)與3D打印材料或技術(shù)有關(guān)，其中涉及鈦鋁合金粉末、碳化硅等近年來(lái)熱門(mén)的材料。
綜合來(lái)說(shuō)，目前3D打印面臨的問(wèn)題主要是讓精密打印成本降低以及讓材料選擇更加豐富，而如果更進(jìn)一步考慮的話(huà)，可能還涉及到打印儀器技術(shù)的升級(jí)以及新材料的研發(fā)等等。當(dāng)然我也大膽的猜測(cè)，或許在未來(lái)的某一天，我們可以通過(guò)3D打印來(lái)生產(chǎn)一臺(tái)符合實(shí)驗(yàn)室使用標(biāo)準(zhǔn)的精密儀器，畢竟這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的真的太快了。
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