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中共广东省委党校广东行政学院任职班学员詹欣程在3月14日上午的课堂“微论坛”上向大家介绍了广东省3D打印产业发展情况。他的发言内容基于省经济信息化委产业发展处开展的广东省3D打印产业发展情况所形成的调研报告，数据详实、视野广阔，学员们听了发言后讨论热烈。他在发言中还呼吁大家在当今科技革命和产业变革的关键时期，更加关注高速发展的3D打印产业，努力让新科技更好地服务于人民学习生活和国家产业发展。现将发言内容整理介绍如下，和读者分享： [图片] 一、3D打印的制造优势 3D打印是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品，比如：广州小蛮腰、金属球中球等。可以说，它既是一种集合了机械、电子、软件、材料等多个学科的新兴制造技术，又可以运用于制造航空航天、工业、创新创意、医疗植入物产品以及模具等多个领域产品。 制造业从材料角度来说，有三种制造方法，即从最初的等材制造(即什么材料适合用于哪些方面就直接用于哪些方面)，发展到减材制造(通过对材料的加工，形成有用的零部件或成品)，到现在的增材制造(用材料累加成零部件或成品，即3D打印)，增材制造最大的优势能生产出结构特别复杂很难加工产品(按照目前水平，基本上能打印出电脑制作的立体图像)以及个性化定制(比如耳机、牙齿及创新创意，特别在今年2月17日，广东省骨科医院成功为脊柱脊索瘤患者植入3D打印人工锥体，标志着3D打印在治疗临床领域上了新台阶)的产品，同时可以简化产品的制造程序(无需原胚和模具)，提高效率并降低成本。英国《经济学人》杂志在2012年发表专题文章《第三次工业革命》一文中将3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一。 二、3D打印的发展状况 (一)国际3D打印发展情况 3D打印发展历史不长，至今36年。 1981年，日本名古屋市工业研究所的HIDEO KODAMA发明了利用光固化聚合物的三维模型增材制造方法 。 1984年美国人查尔斯·胡尔发明了SLA，即光固化成形技术，原理：用光来催化光敏树脂，然后成型，后人把他称之为“3D打印之父”他在1986年成立了3D Systems公司。 1986年美国Helisys公司的工程师Michael Feygin研发出LOM，即分层实体制造技术;1988年美国斯克特克伦普发明了FDM，即熔融沉积成型技术，并于1989年成立Stratasys公司;1989年美国德克萨斯大学奥斯町分校Carl Dechardv 发明了SLS，即选择性激光烧结技术，同年德国EOS公司成立。1993年麻省理工学院教授Emanual Saches发明了3DP，即三维印刷技术，二年后把这项技术转让给Z corporation，而开发出3D彩色打印机。 2007年英国巴斯大学的机械工程高级讲师Adrian Bowyer博士在开源3D打印机项目RepRap，成功开发出世界首台可自我复制的3D打印机，从而3D打印机进入了普通人的家庭。 2008年以色列Objet Geometries公司推出其革命性的Connex500快速成型系统，是史上第一台可以同时用几种不同的打印原料的3D打印机，开创了混合材料打印的先河。 2011年荷兰医生给一名83岁的老人安装了用3D打印出来的金属下颌骨，这是全球首例此类型的手术，标志着3D打印植入物开始进入临床运用。 2013年美国前总统奥巴马发表国情咨文演讲强调3D打印的重要性，耐克公司设计出第一款3D打印运动鞋，美国Solid Concepts公司设计出全球首支3D打印金属枪。 2015年3D Systems收购无锡易维，创建3D Systems中国;佳能、理光、东芝、欧特克、微软和苹果纷纷涉足3D市场。空客飞机开始用3D打印的部件。 目前，从3D打印机看，主要有金属3D打印机和桌面3D打印机。 从3D打印材料看，可以分为金属和非金属两大类，形态包括固态、液态、粉末等。 从3D打印工艺看，金属材料3D打印用激光或电子束两种光源，有激光选区熔化(SLM)、激光近净成形(LENS)、电子束选区熔化(EBSM)、电子束熔丝沉积(EBDM)等4种;非金属材料3D打印主要包括光固化成形(SLA)、熔融沉积成形(FDM)、激光选区烧结(SLS)、三维立体打印(3DP)、材料喷射成形等5种。 从3D打印市场布局看，国际3D打印市场形成三足鼎立的格局：即北美、欧洲和亚太三个地区，累计装机量占全球的95%，其中四成在北美(美国为主)，欧洲和亚太地区各占近三成。全球信息技术研究和顾问公司Gartner预测2016年3D打印机的全球出货量将达到455772台，其中超过30%的3D打印机由中国生产。根据Wohlers Associates(沃勒斯合伙公司，全球最权威的3D打印行业研究机构)估算，3D打印2016年全球总销售额预计达到73亿美元，2018年将达到127亿美元，2020年预计达到212亿美元。 (二)国内3D打印发展情况 我国3D 打印产业相对欧美国家起步较晚，从上世纪90年代开始研究增材制造技术，但经过多年发展，3D 打印技术与世界先进水平基本同步，在高性能复杂大型金属承力构件3D 打印等部分技术领域已达到国际先进水平。国家也出台了一系列政策，支持3D 打印技术的发展。2013年8月，工信部印发了《信息化和工业化深度融合专项行动计划(2013-2018年)》，其中提到“拓宽增材制造(3D打印)技术在工业产品研发设计中的应用范围，推进增材制造在航空航天和医疗等领域的率先应用。2015年2月，工信部、发改委、财政部联合印发《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》，首次将3D打印产业发展上升到国家战略层面;2015年6月出台《中国制造2025》，明确要将3D打印作为我国智能制造的重要产业培育和发展方向之一;2016年10月成立中国增材制造产业联盟，设立了国家增材制造创新中心。 目前，技术方面形成了清华大学颜永年、北京航空航天大学王华明、西安交通大学卢秉恒、华中科技大学史玉升、华南理工大学杨永强、西北工业大学黄卫东为核心的研究团队。产业分布主要集聚在长三角、珠三角、北京、武汉、长沙、西安等地区和省市。目前已形成一些龙头企业，如中航天地激光、陕西恒通、西安铂力特、湖北湖滨机电、杭州先临三维、湖南华曙高科、珠海西通、深圳维示泰克、深圳光韵达等一批龙头企业。但是，我国3D 打印产业化仍处于起步阶段，与先进国家相比存在较大差距，离实现大规模产业化、工程化应用还有一定距离。 据行业人士估算，2015年中国3D打印市场规模在78亿元左右，预计到2018年将超过200亿元。美国《连线》杂志创始主编凯文•凯利(Kevin Kelly)预言，中国在移动互联网领域的发展将会帮助中国3D打印技术达到世界级水平，而中国特有的制造业背景，将会帮助中国成为3D打印技术的领军者。 (三)我省3D打印发展情况 我省的3D打印产业最早在深圳发展，特别是近几年来，省委、省政府高度重视，2012年、2013年汪洋书记、小丹省长先后作出批示。2014年6月，省委、省政府出台《中共广东省委 广东省人民政府关于全面深化科技体制改革 加快创新驱动发展的决定》(粤发〔2014〕12号)，做出实施我省重大科技专项工作总体部署，增材制造作为九大重大科技专项之一被纳入支持范围，两年从高性能3D打印材料、金属3D打印装备及产业化、非金属3D打印装备及产业化等五大专题支持增材制造相关技术研究项目，共计支持项目34项，投入经费1.33亿元，其支持项目的85%以上由省内企业与高校或科研院所合作实施。去年省政协提案《关于加快发展3D打印技术，促进广东制造业升级》，副省长袁宝成同志在今年3D打印产业发展中指出，3D打印未来前途不可限量。 据调研统计，2015年，我省3D打印产业主要有“33456”的特点：即产值近30亿元，占全国市场规模的30%多;涉入3D打印业务的企业超过400家(其中60%的企业分布在深圳，广州100余家，东莞80多家，珠海、中山有20多家、佛山有10多家3D打印企业);开展增材制造业务的研发人员近5000人，主要分布在珠三角的广州、深圳、东莞、佛山、珠海、中山等6个地市，初步形成涵盖软件、产品设计、材料、关键器件、装备、工业应用的完整产业链，产业链每个环节都集聚了一批领先企业，在软件、汽车、模具、生物医疗、文化创意等领域已形成一定应用规模。据摸查，未来三年我省3D打印领域拟投资项目规模超过12亿元。 已建立公共服务平台有4项6个：广东省增材制造技术及装备工程实验室(中科院广州电子技术有限公司)、广东省增材制造应用技术中心(广东工业大学、广州市工业设计产业园)、广东省增材制造非金属材料工程技术中心(广东东莞银禧科技)、国家生物打印工程实验室(广州迈普、华南理工大学);已建立培育示范基地有7个：广州创意设计3D打印基地(广州荔湾区)、佛山南海3D打印产业基地(佛山高新区)、广东省3D打印教育培训基地(国防技校)、广州市3D打印基地(广州工业设计园)、东莞教育示范基地(东莞华南协同创新研究院等)、中山小榄、横栏3D打印专业镇。 总体上，我省3D打印产业发展还处于培育发展阶段，虽然在国内处于相对领先地位，但在关键核心技术储备和产业化应用方面与国际先进水平还有较大差距。主要有： 1.政策引导有待加强。我省尚未出台3D 打印产业方面的专门政策文件，急需通过制定具体的政策文件，规划统筹协调全省资源，引导产业发展方向，明确重点工作任务，落实政策保障措施。 2.产业规模有待扩大。目前，我省3D 打印产业缺乏行业领军企业，缺乏导向和标杆，难以围绕骨干企业形成具有核心竞争力产业链和生态圈。 3.标准体系有待健全。我省也无基于3D 打印产业的产品设计标准和规范。急需支持龙头企业抓住机遇，尽快牵头建立和完善从工艺、装备、材料、关键零部件到产品质量评价等系列规范及标准，抢占行业话语权。 4.关键技术有待突破。急需研制推广使用一批具有自主知识产权的3D 打印装备，培育核心器件配套体系，拓宽成形材料范围，降低3D 打印使用成本。 5.人才培养体系有待建立。据企业普遍反映，目前市场符合要求的高技能人才不多。比如，2016 年东莞3D 打印产业人才需求总量近4000 人，但市场难以有效满足。我省急需建立适应3D 打印产业多学科交叉特点的人才培养体系。 三、我省3D打印产业发展建议 (一)明确发展定位 目前发达国家正大力实施“工业4.0”、“再工业化”战略，我国正加快推进“中国制造2025”。我省要紧抓国内外产业变革与产业转型升级的重大战略机遇，下大力气推动3D打印产业培育发展。以企业为主体，以市场为导向，不断提升增材制造研发及制造水平，瞄准“行业制高点”开展应用示范，着力打造国内领先、世界知名的3D打印产业基地，推动我省先进制造业竞争力提升和传统优势产业转型升级，培育新的经济增长点。 (二)突出重点领域 结合我省现有产业基础和发展趋势，针对国内外3D打印重大需求特点和应用潜力领域，建议我省3D打印率先发展汽车、生物医疗、文化创意、电子信息、工业模具、航空航天等6大领域，加强示范应用。 1.汽车产业方面。我省汽车生产规模居全国前列，未来汽车的发展趋势是减量化、定制化、一体成型化等，这方面3D打印可以发挥较大优势。可重点突破钛合金、纯钛、高速钢及非金属材料的制备，逐步以3D打印生产汽车发动机零部件、复杂模具等结构。从模型设计，到复杂模具的制造加工，再到复杂零部件的轻量化直接成形，增材制造技术正深入到汽车领域的方方面面。 2.生物医疗方面。我省在生物医疗领域的3D打印探索处于国内领先水平，包括深圳迈瑞、广州迈普、广东康沃森等企业具有较强竞争优势。可重点突破天然医用材料、人工合成高分子材料、生物活性陶瓷材料和医用金属材料等3D打印专用材料;大力推进体内植入医疗器械、医学模型、手术导板、手术辅助器械等3D打印产品的临床应用研究;重点研制一批具有自主知识产权的仿生组织修复支架、医疗个性化和细胞活性材料3D打印设备。联合高校、医院、企业协同建立生物医疗硬组织增材制造修复体示范中心。 3.文化创意方面。利用我省文化创意、时尚展示和工艺美术市场发达的优势，以个性消费和定制服务为主，着力突破低成本材料与制造、智能人机交互、创意设计服务平台等关键技术，重点发展珠宝、钟表、内衣服装鞋帽等时尚领域和包装、印刷、建筑、模型、食品等优势领域专用3D打印专用材料及设备。 4.电子信息方面。我省是电子信息产业大省，已形成以广州、深圳、东莞、惠州、河源、汕尾等市为重点的珠江东岸电子信息产业带。借力电子信息产业优势，重点发展产品结构件、射频无线、高频电路用陶瓷基板、硅光子集成器件、电路芯片等电子信息领域产品的直接打印，通过示范应用带动3D打印推广。 5.工业模具方面。随着金属3D打印技术的成熟与普及推广，尤其是金属3D打印尺寸精度的进一步提高和增、减材技术发展，3D打印在工业模具和精密机械零部件的应用越来越广，市场正逐步打开。可重点加强金属材料增、减材技术融合研发，并加强增减材技术融合的设备研发。 6. 航空航天方面。我省在航空航天领域的3D打印基础较薄弱，但考虑到这是3D打印的一个重大需求领域，我省也应鼓励企业积极涉入，逐步形成竞争优势。可重点发展钛合金、高强钢、铝合金、镍合金等金属复合材料制备及3D打印设备，突破高性能碳纤维、聚酰亚胺、超高分子量聚乙烯等复合材料制备及3D打印设备。 (三)突破关键技术 建立3D打印创新中心，涵盖整机及零部件制造、材料加工、产品生产等各个环节，统筹各方资源，研发并产业化一批具有自主知识产权的高端设备、核心器件与成型材料，实现3D打印技术和传统制造加工工艺的优势互补，促进3D打印技术与应用领域深度融合，持续引领产业发展方向。专用材料方面，不断优化金属材料粉末大小、形状和化学性质;不断提高非金属材料耐高温、高强度等性能;装备方面，不断优化金属材料3D打印装备的效率、精度、可靠性，不断提高非金属材料3D打印装备的高工况温度和工艺稳定性，不断提升个人桌面机的易用性、可靠性。软件方面，重点研制与3D打印配套的嵌入式软件系统，提升装备软、硬件协同能力。 (四)推动高端集聚发展 发挥龙头骨干企业示范带动作用，培育形成一批产值超亿元的大企业，突出龙头企业引领带动，提升我省产业竞争力。发挥省市各自优势，面向国内外3D打印龙头骨干企业开展精准招商，引进重点项目和先进技术，尽快做大产业规模，带动产业向高端化发展。依3D打印产业基地，推进3D打印产业集聚化、规模化发展，促进产业链整合、配套分工和价值提升，打造3D打印产业发展的示范区。 (五)优化生态环境 加强产业联盟建设，按照不同应用领域发展一批企业主导、产学研用紧密结合的产业技术创新联盟，建立联合开发、优势互补、成果共享、风险共担的产学研用合作机制。搭建公共服务平台，实现信息、技术、设备和服务等资源的集聚，通过共享机制降低企业创新的成本。支持骨干企业加强产业链上下游合作，带动更多的具有核心技术和较强创新能力的创新型中小微企业成长。组织开展科技成果产业对接活动，依托技术交易平台，全面推动我省3D打印企业与应用领域重点企业开展合作，促进3D打印应用市场培育和发展。支持省增材制造协会规范发展，强化行业和企业自律。 几点政策建议：加强统筹协调，强化政策引导，加大财税支持，建立健全科学合理的科研经费使用制度，注重知识产权保护，加强人才培养引进，加大宣传引导力度。

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随着美国前总统奥巴马对3D打印技术的提倡，这个行业如同旋风一般扫过传统工业。医学，建筑，电子，航空机械等领域对3D打印的探索项目如同雨后春笋。在百花齐放的环境下，几乎每个月都有新的3D打印概念被提出，每个月都有新的3D打印机器被推出。今天我们要探讨的并不是已经风靡业界的SLM或者Polyjet，而是那些比较冷门的概念。 ASTM (美国材料与试验协会) 在2009 年10 月正式命名三维打印(3D Printing)为增材加工(Additive Manufacturing)。 无奈3DP是个很容易流行的词，到如今业界还是顺口叫3DP。 我们常见的3D打印机都是打印塑料，金属以及陶瓷材料。当然，生物打印，器官打印等也成了这些年的热门。 科学家的脑洞永远是个黑洞，还真就有那么几个不按照常理出牌的团队。在这篇我们重点介绍打印冰模型，打印纸模型，以及打印肉这三种概念。打印肉?真肉，真的牛肉羊肉猪肉，口味略重，最后介绍。 本文如果触犯某些宗教信仰请见谅，这只是一篇耿直的学术报告。 1. 打印冰- 快速冻结原型机(Rapid Freeze Prototyping) 此概念被密苏里大学罗拉分校的Ming Leu博士提出。相比于常被用来做铸造原型的石蜡或者塑料，冰显然更环保。于是利用3D打印冰原型来制造铸模成了一个诱人的主意。 在这里稍微科普下铸造，首先做一个原型，一般是用石蜡或者塑料这种容易塑形的材料。其次，将沙粉或者陶瓷粉覆盖到原型上(一般加入粘合剂)，直到定型。此过程一般称作沙模 (sand casting)或者脱蜡(investment casting)法。最后，通过加热固化模具，同时抽离铸模。 如下图1所示，快速冻结原型机利用一个准确定位喷头将水一层一层的撒到冷却台上， 液体水快速转化为固体，形成一个晶莹剔透的原型。这并不是简单的洒水，科学家们花了大量的时间研究了热力学原理，以及水的固液态转化过程，才准确的定义了水滴的大小，喷水的速度，以及冷却温度等。 [图片] 图1：快速冻结原型机的工作原理。 摘自文献1. 梦想：(1)3D打印的冰原型可以被用来制作结构复杂的铸模原型，天然无污染成本低易脱模。(2)它也可以制作医疗用的透明模型， 方便手术团队观察探讨内部细节，更好的完成手术计划。(3)它可以以极低的成本打印漂亮的冰晶模型，比如婚礼上打印一对漂亮的冰晶天鹅，冰晶新人雕塑。以低廉的价格享受水晶的奢华。 现实：(1)在室温下，制作铸模的材料颗粒尚未附着上冰原型，微小的冰结构自己就融化了。除非去零下的冷冻室完成沙粉或者陶瓷粉的覆盖。问题是，温度越低，这些沙粉或者陶瓷粉的粘合剂流动性越差，很难附着在模型表面。(2)想要使用医用冰模型，医生必须不怕冷，能在冷冻室拿着冰模型跟工作人员讨论手术细节。(3)美丽的冰晶造型只限冬天在零下的环境下结婚的人，为了这冰雕，酒店暖气都得关掉。除非你能请来冰雪女王Elsa。 评论：就环保来说，前景还是美好的。他们团队最近还研究出了用糖溶液来做可溶解支撑的技术，坚持环保。 我们的大东北或者我们在西伯利亚的邻居可以用快速冻结原型机打印门口的狮子，栅栏，雕塑。不负责的推荐，哈尔滨有关单位可以考虑买几台，打印冬天店外的各种冰晶展品，打印一个冰雪小世界。 2. 打印纸- 选择性纸层积累打印(Selective Deposition Lamination) Mcor technologies公司在2003年推出了这个纸层积累打印机。此打印机是利用一个激光刀在镀了一层黏胶的纸长上切出每一层的形状，然后反复叠加得到最终的3D模型。他们宣称能打印出100万种颜色，像素在 5760 x 1440 x 508 dpi 的部件。 图2解释了选择性纸层积累打印的工作原理。 [图片] 图2：选择性纸层积累打印的工作原理 此机器的工作原理很简单：铺一层纸，用激光刀切出这层的形状;加热溶解纸上的胶水，两层紧紧的粘合在一起。是不是想到了我们小学的手工作业? 然而，他们是如何打印出颜色的呢?不要吃惊，他们用的是一个Epson的2D彩色打印机!有颜色设计的那层纸用彩色打印机印上颜色，然后铺过去切。 梦想：(1)鉴于目前市场打印机使用的材料限制，颜色比较单一。选择性纸层积累打印机能打印出颜色极其丰富的模型。比如饭馆用来展示菜品的纸苹果，纸香蕉，纸面条，纸碗;用来装饰的纸灯罩，纸餐巾纸盒，等。(2)环保，纸的废料可以再用来做纸，无限循环。(3)安全，纸无毒无害，　可安全触摸。 现实： 明明花几十块钱就能买到或者定做到各种颜色丰富，无毒，可触摸的石膏或者塑料的制品，为何要花大价钱，花功夫弄一个打印机去做呢? 可能我的环保意识还不够。 评论： Mcor还不是唯一卖这个打印机的。有一家叫Cubic Technologies 也推出了一款类似的产品。 试想一下，如果花几十欧元打印一个心形的印着女朋友名字的模型，在情人节那天送给她，会不会被打死呢?忘了提醒，一个等比例打印的纸苹果售价约为二十多欧元。 3. 打印肉- 3D打印肉(3D bioprintsteak/meat) 本文最重口味最可怕的部分来了，打印肉!WHAT! 打印肉?作为一个吃货，看到这个概念机的时候，我的内心是颤抖的，是害怕的。 3D 生物打印(3D bioprint)Modern Meadow公司一直专注于3D打印可供人类食用的肉类以及动物皮革。 2013年，Modern Meadow公司的CEO Andreas Forgacs 的一个会议上提出了打印肉产品这个概念。Forgacs提出，人类花费了大量的资源在肉食品上。譬如一块牛排就要消耗人力，饲料，水，土地，运输等， 养殖过程中还产生大量的温室气体(二氧化碳)。吃肉造成了如此大的资源消耗，这对我们的地球是一个很大的负担。因此，我们应该发展3D打印肉制品，保护环境。(对不起， 没想到吃肉就造成了这么多的麻烦。) 2014年李嘉诚先生投资千万美元给Modern Meadow可谓是一时热门。2015年，著名石油大王洛克菲勒的继承人贾斯丁-洛克菲勒 (Justin Rockefeller)也对Modern Meadow进行了一次数目不明的投资。贾斯汀甚至成了Modern Meadow生产的3D打印牛排的粉丝之一。“我已经吃了3D打印的牛排，它的味道像咸牛肉片，很美味。” 那么，3D打印肉的原理是什么呢? [图片] [图片] 图3： 3D 打印肉流程示意图 首先，提取猪身上的细胞，利用3D 打印技术完美的模拟出肉组织细胞的分布结构。比如，肉中的软骨支架，血管，不同部位不同类型的细胞分布等。 其次，3D打印的微型细胞结构，在模拟的跟动物身上完全一样的环境下，进行自然分化(这样欺骗细胞真的好吗?)。例如，五花肉细胞就完全模拟五花肉的受力情况以及结构。 最后，微型细胞结构开始从肉细胞长成肉块，成熟后直接做成香肠，肉排等。想吃五花肉就打印五花肉的结构，肥瘦相间，完美五层。想吃猪脚就打印猪脚，从此还省了啃骨头的苦工。是不是很方便，是不是很环保?从此养殖户屠宰场成历史。 最近，打印肉的概念还掀起了一轮道德议论。我们既然可以用猪肉细胞打印猪肉，那是否可以创造新的肉? 比如用牛的细胞猪的组织结构，制造出来的是不是就变成牛肉味的五花肉呢?更恐怖一点，人肉是否也变成了餐桌上的一种选择呢?对于素食者来说，他们提倡保护动物善待生命，那么是否也应该保护动物细胞?还是开始吃3D打印的肉呢? 细胞是个有生命的宝宝还是无生命的物体? 这些道德探讨就交给那些道德家。对于我们普通大众，最关心的莫过于，3D打印肉会不会像转基因食品一样偷偷的包抄我们的餐桌?据Andreas Forgacs, 也就是Modern Meadow公司的CEO估计，一磅3D打印肉的成本高达数千美元。所以，至少最近这十年一般人是吃不起的。反向来说，如果生物3D打印技术能进步到打印肉跟真的动物肉价格差不多，那么，可移植的器官打印还会远吗? 最后，Modern Meadow公司已经开始在美国各大城市开放试吃3D打印肉的活动。 备注：其实生物打印最先的概念是利用细胞分化打印人体可移植器官，用来帮助那些需要器官移植的病人。最新的研究报道中，有科学家成功打印了兔子的软骨并完成了移植手术。这项技术在医学方面的价值不可估量。 换个方向，如果能大批量的打印毛皮，象牙等，人类对濒危野生动物的偷猎情况是否能有所改善? 【参考文献】 1. Wei Zhang, Ming C. Leu;', Zhiming Ji, RAPID FREEZING PROTOTYPING WITH WATER. Materials & Design，Volume 20, Issues 2–3, 1 June 1999, Pages 139–145 2. www.i3dpworld.com/application/view/639 3. https://3dprintingindustry.com/news/update-andreas-forgacs-on-3d-printed-meat-6610/ 4. all3dp.com/meat-3d-printing/

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来自佛山、广州、深圳等地的3D打印专家与企业共同探讨3D产业的发展。”李满光说，从孵化器建设、项目产业化、共建产业基金等多方面来推动3D打印产业在佛山高新区的集聚发展。 来自佛山、广州、深圳等地的3D打印专家与企业共同探讨3D产业的发展。 3D打印技术在产业制造环境的应用正越来越广泛。3月26日，广东省3D打印产业技术创新联盟2017年会员活动日暨技术高峰论坛在佛山国家高新区举行。来自佛山、广州、深圳等地的3D打印企业近300人参加了论坛，部分参会的省内外专家分享专题报告，涵盖3D打印制药、美容护肤品、髋骨关节打印等内容，一大波“黑科技”迎面砸来。 “中国的3D打印产业现在是热度高，产值小。”中国粉末冶金技术创新战略联盟3D打印专业技术委员会主任宗贵升说，3D打印产业进入了一个误区，追求先进技术，但是成熟的技术没有用到实处。在他看来，追求创新固然重要，但用好现有技术才是最重要的，能够使产业的发展更平稳。 而作为制造业大市，佛山市2016年规模以上工业总产值约2.06万亿元，位居全省第二，目前正致力于打造国家制造业创新中心。佛山高新区作为佛山装备制造业的主要阵地，去年佛山高新区的工业总产值达到3420亿元，装备制造业占工业总产值超60%。 “随着本地产业高速发展，在产品设计、机械制造、模具制造创新等方面对3D打印技术应用需求日益增长。”佛山高新区管委会副主任李满光说。 瞄准这一需求，2015年，省科技厅批准佛山高新区成立了专业化3D打印公共技术服务平台——广东3D打印应用技术创新中心， 目前孵化器内的3D打印入驻项目超过17家，包括南方风机、峰华卓立等本土企业将前沿的3D打印技术投入到产业化应用，佛山高新区的3D打印产业正步入加快发展阶段。 广东省3D打印产业技术创新联盟理事长李耀棠认为，起步晚、设备依赖进口、人才队伍缺乏、没有龙头企业是广东3D打印产业产业的短板，优势则是企业对新技术的接纳程度高、制造业基础扎实、政府重视和市场化程度高。“接下来广东会遇到其他城市3D产业快速发展的挑战。”李耀棠建议，在结合广东自身条件的情况下，制定中长期的3D打印产业发展战略和规划，加大政策扶持力度，并加强产业链统筹发展，改变企业单打独斗的局面。 [图片] 对于广东3D产业未来的出路，中国3D打印技术产业联盟执行理事长罗军认为首先要组建国际化的人才队伍，吸收国外的先进经验和技术;同时要转变从设备入手的思路，改为从3D打印材料入手，重视材料的研发;此外还要紧抓教育，培养本土的3D打印应用人才队伍。 “接下来，佛山高新区将进一步加大与省3D打印产业联盟的互动，与相关的行业和企业保持紧密联系，并针对装备制造产业出台专门的扶持政策。”李满光说，从孵化器建设、项目产业化、共建产业基金等多方面来推动3D打印产业在佛山高新区的集聚发展。

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在全球范围内，水源压力逐渐增高。人口增加只会加速这一问题的紧迫性。目前，技术创新正在致力于解决此问题。海水淡化是一个解决方案，但迄今为止，这个过程已经被证明是非常昂贵和耗能的，所以它只适用于水资源最严重短缺的时候。 [图片] 水净化，包括海水淡化，使用反渗透或通过包含薄膜复合聚酰胺膜的滤芯来处理海水。这些膜捕获盐和其他杂质，使淡水流过。放入墨盒中的膜会产生压力以迫使水流过，膜的过程效率会更高。膜的设计和制造进展有助于降低海水淡化所涉及的复杂性和成本。一些研究人员正在寻求通过添加剂制造创造任何几何复杂形状或特征的膜。巴斯大学（英国）高级分离工程中心（CASE）的研究人员专注于使用添加剂制造开发分离膜工程的潜力，希望创造出比目前制造方法更准确的设计。 目前，膜主要通过称为“界面聚合”的方法生产，其将聚合物的薄致密层涂覆在支撑膜的表面上（其通常通过相转化形成）。膜结构控制的局限性意味着研究人员不能严格控制膜的设计，但是由于该方法已被广泛研究并被很好地理解，所以仍然是制造膜的首选工艺。 用于反渗透的3D打印膜的研究刚刚开始。以前的研究已经证明了添加剂制造技术在制备具有复杂3D几何体强度的膜应用的内部特征。关键是在设计过程中完全自由。巴斯大学高级分离工程中心（CASE）主任Darrell Patterson博士告诉小编，3D打印膜具有传统制造的膜没有的许多优点。他说：“新的3D打印设计可以通过印刷图案或自然灵感设计来减少膜污染，以减少结垢/浓缩极化，并增加透过膜的渗透。”CASE团队着手从文献中回顾了使用目前所有添加剂制造方法生产的膜的优缺点，包括基于分辨率、精度、构造尺寸、速度、光聚合打印材料、粉末、材料挤出、层压、机械性能，支持和成本。 研究人员指出，3D打印技术尚未达到能够生产与现有产品具有成本竞争力的大型膜的能力，但他们的工作突出了技术的潜力。展望未来，添加剂制造可用于制造通过选择性地将进料引导到分离子分子组的膜和减少结垢的特定部分的膜材料。其他部分可以用具有不同性质的不同材料打印，将不同的分子子集分开在同一张纸上。容纳膜的表面变形也可以更容易，当前的制造方法可以参与制造不太容易堵塞的膜。 添加剂制造也可以解决与反渗透中使用的高压相关的问题，特别是当需要脱盐水时，取决于要去除的盐浓度，达到50-80巴。“目前的膜能够适应这些[压力]，”Patterson告诉小编。“我可以想象，未来的3D打印材料更加机械坚固，因此与现有材料相比，变形较小或受压力影响较小。”与传统原型相比，快速原型设计在速度、效率和定制方面也可能是一个优势。CASE团队发现，3D打印不仅可以生产膜，而且可以生产间隔物和整个膜组件，这可能会降低总体生产时间。 此外，用于生产膜的AM工艺可以使得在制造期间控制表面和界面上的两种或更多种材料的组成，从而允许物理性质和特性的位置变化，例如材料的多个交替层或选择性分布另一种材料提高膜的性能。研究人员于2017年2月将标题为“3D打印分离膜与相关非常规制作技术的比较”的论文发表在“膜科学”杂志上。

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差不多去年这个时候，Under Armour推出了采用3D打印技术的跑鞋，这种被命名为Architech的网格结构中底能够提供稳定的动态支撑，不过因为当时技术还没有非常成熟，Under Armour只全球限量推出了96双，不过相比于3D打印的名头，300美元（约合人民币2066元）的官方售价真的算不上贵了。 [图片] 而现在Under Armour已经更进一步，又推出了同样采用3D打印技术的新品鞋款Futurist，而相比于去年的版本，Futurist的亮点除了网格状的3D打印缓冲中底以外，还有SpeedForm脚踝稳定系统以及压缩系带系统，极大地提升鞋面的包裹性和稳定性，穿着者可以放心进行激烈训练动作。 [图片] 据了解，从本月30日起，消费者可以在Under Armour美国官网和部分旗舰店买到Futurist，而价格还是300美元，而不管是阿迪达斯的FutureCraft还是锐步的3D drawing，现在似乎离市售还有较大距离。 [图片]

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3D打印技术是医疗行业需要高效生产复杂和个性化产品的理想解决方案。大量的市场专家对于采用3D打印定制药物、活性药物成分（API）和医疗器械的能力表现出浓厚的兴趣，因为其推动了个性化医学时代的到来。3D打印影响最深的领域当属药物领域，因为可以轻松获得定制剂量的数量的药物。 [图片] Frost＆Sullivan TechVision研究分析师Madhumitha Rangesa说：“使用3D打印的组织进行药物测试、临床试验和毒性测试，这将对制药行业产生巨大影响，因为它们将有助于消除昂贵的动物实验和使用合成组织的测试。然而，传统的大规模制造业对于批量生产药物而言更为经济，3D打印对小批量生产是可行的。” 关于3D打印医疗保健应用方面，Frost＆Sullivan的合作伙伴TechVision（医疗器械与成像）的最近研究发现，制药向连续制造（CM）的转变缓慢，这可能缩短少于10天的生产时间。当这种做法与3D打印合并时，制药公司可以针对特定的人群定制开发各种剂型。3D打印也将导致药物结构发生变化，使其更容易吞咽或溶解，并且可以3D打印任何形状和大小来吸引儿童。 目前，使用3D打印技术开发药物的最受欢迎的工具是热喷墨打印机，可与粉末药物一起使用。制造的片剂/丸剂可以根据患者的要求定制，并以颗粒状水平逐层构建每种成分的精确剂量。在设计和原型设计中，使用3D打印技术也将大大减少材料浪费。 尽管取得了一些进展，但制药行业正在面临各种政府监管机构批准3D打印医疗应用的挑战。此外，市场上也会出现较高的假冒机会。Rangesa说：“目前使用3D打印技术的产品主要为医疗植入物、外科手术导管、假肢、矫形器、正畸和手术解剖模型等应用领域。在未来的医疗保健应用领域方面，可以制作如骨骼结构、气道气管夹板和医药，除此之外，还有许多其他领域等待开发。”

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来自伦敦一家名为Little Planet Factory的公司的创意，这帮哥们用3D打印制造出了真实比例的太阳系各大行星和卫星，最大的那个当然是木星，那你找得出地球在哪里吗？ [图片] 这系列创意有桌面版和迷你版两种规格，其中桌面版适合放在办公桌上装逼，必要的时候还能抄起来打人，而迷你版则全部装在玻璃瓶中，更显上帝视角——谁说整个宇宙就不是神的玩具呢？ [图片] [图片] [图片] [图片] [图片] [图片] [图片] [图片]

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华中科技大学机械学院教授，数字制造装备与技术国家重点实验室工艺方向学术带头人，东京大学工学博士。曾主持完成20多项国家自然科学基金、863计划、国防预研等课题，先后获得20项国内发明专利和1项国际发明专利。 “弧光留下刺眼的烙印，无怨，那是冬日唯一的火种，烤炙着漫天的雪花，照亮着拓路者前行，更传承着格物致知……”这是华中科技大学硕士研究生龚巨秋，送给导师张海鸥教授的一首诗《奋斗者之歌》，也是张海鸥科研生涯的生动写照。 3月初，记者走进华中科大机械学院数字制造装备与技术国家重点实验室的实验基地，张海鸥团队正加紧制造一批应用于航空领域的高端金属锻件。今年1月6日，他们团队携大型3D锻铣铸技术和欧洲空中客车公司签署了科研项目合作协议。这意味着，在不久的将来，空客飞机的机翼、发动机等零部件将可能实现“中国打印”。 上世纪末，张海鸥初到华中科技大学任教，就迈开了创新的第一步——用等离子熔射技术制造金属模具和金属零件。 等离子技术并不是张海鸥的首创，但他却是应用等离子技术来制造金属模具和零件第一人。张海鸥将这一技术不断完善、创新，并应用到汽车模具制造、先进发动机高温零部件制造等领域，获得了国内外同行的高度评价。 当时，金属3D打印出的制件表面比较粗糙，无法直接当零件使用，需进行后续机械加工。于是，张海鸥带领团队反复实验，在金属3D打印中复合了铣削，边打印边进行铣削加工，成功解决了难题，一举获得国家发明专利。 随后，张海鸥开始构想如何让金属3D打印制件具备锻件性能，使之能应用于高端领域。很多同行对此束手无策，而张海鸥偏偏要去挑战这样一个大家认为不可能完成的事。 “研发过程是艰难的。”张海鸥说，有段时间问题不断，前面问题刚解决，新问题又冒出来，加之5年前国内对3D打印并不看好，几乎得不到支持。但张海鸥没有放弃，他坚信这项技术具有战略价值。2010年，大型飞机蒙皮热压成形模具的诞生，验证了张海鸥在3D打印中复合锻打的可行性。后来，这种技术不断完善，打印出飞机用钛合金、高温合金、海洋深潜器、核电用钢等高端金属锻件，性能均超过传统制件。 走进张海鸥的实验基地，一台长4米、高和宽均为2米的“铁疙瘩”映入眼帘，它是世界上首次成功打印出具有锻件性能的高端金属零件。记者看到，在填充金属丝材后，打印针头来回移动，材料从3D打印针头中被挤出来，物料在这一过程中被一层一层叠加成形，同时高温热处理，轧辊沿着熔积层锻造，最后铣削成形。 “这项技术在缩短流程、减少巨型锻机使用，降低成本，提升效率方面效果显著。”张海鸥介绍，原先需要8万吨力才能完成的动作，现在用不到八万分之一的力即可完成，同时用一台设备完成了过去诸多大型设备才能完成的工作。 根据空客公司和美国通用电气公司对飞机和航空发动机零部件的需求,张海鸥团队将利用该项技术进行研发与打印。他告诉记者,中钢集团意识到该技术的革命性意义,欣然帮助他们建立工程化应用研发基地,为大飞机“打印”中国零件插上了“梦的翅膀”。

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近日，达特茅斯学院化学助理教授Chenfeng Ke实验室对外发布消息称，其使用3D打印创造出能够提起自身体重15倍的智能材料。该材料通过将称为轮烷的机械互锁分子转化成纳米机械来工作。 [图片] 由于能够响应于刺激而执行任务，因此可将能量转化为运动的Rotaxanes，有时称为“纳米机械”。然而，让它们像真正的机器一样工作已经被证明是棘手的。由于这些轮烷的组合可以由数十亿个随机取向的个体组成，所以“运动”实际上是在每个方向发生的，这通常导致没有任何有用的功能。 为了充分利用轮烷，科学家们需要设计一种控制它们的方向和同步运动的方法。现在，达特茅斯大学化学专家Chenfeng Ke似乎已经找到了一种这样做的方法，即借助于3D打印。 该实验室一直在使用称为聚轮烷的分子系列，其在分子轴上具有多个环，并且可以更容易地进行加强和控制。 研究小组发现，通过向一组聚轮烷中加入水，它们可能导致微小分子的环粘在一起而不是一边移动。这使得分子更“僵硬”，并允许研究人员制造出数十亿个这些更强分子的复杂系统，所有这些都正确地面向工作。 随着聚轮烷的环锁定在并排的位置，实验室能够将含有分子的聚合物混合物3D打印成格子状结构。“在3D打印出聚合物之后，我们使用了一种光固化工艺，类似于在美甲店的硬化指甲油的紫外线灯来固化聚合物。”Ke说。“我们留下了一种具有良好3D结构完整性和机械稳定性的材料。” [图片] [图片] 研究人员发现，3D打印的晶格立方体结构最适合于最大限度地提高材料的变形能力，这提高了其进行有用工作的能力。通过使用溶剂将聚轮烷的环结构从随机穿梭转移到静止状态，然后再次返回，研究人员可以很容易地控制材料的运动。 “就像移动珠子加强或削弱弦一样，这种形状变化是至关重要的，因为它允许将分子运动放大到宏观运动。”Ke说。 通过测试这些3D打印材料的机械功能，其结果令人印象深刻。根据研究人员称，由这种智能材料制造的3D印花格子立方体可以提起一个小巧的硬币，尺寸为1．6毫米，重量是立方体的15倍。 重要的是，这只是3D打印操作轮烷的开始。“我们希望这一进步将使科学家能够进一步开发智能材料和设备，”Ke评论道。“例如，通过对上升运动增加收缩和扭曲，分子机器可以用作类似于人类可以做的复杂任务的软机器人。”

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两年前，一架名为“SULSA”的无人驾驶飞机横空出世震惊了世界。“SULSA”由英国南安普敦大学的两位年轻工程师设计和制造，除了驱动用的马达，包括机翼、整体控制面和舱门在内的所有部件都是在2天时间里“打印”组装出来的。 [图片] 两年前，一架名为“SULSA”的无人驾驶飞机横空出世震惊了世界 也就是在短短两年时间里，3D打印技术已运用于军事和航空航天领域，造价高昂的战斗机、舰载机等也都能通过“打印出炉”了。目前我国已经具备了使用激光成形超过12平方米复杂钛合金构件的技术和能力，并在航空科研项目的设计试制中投入使用。 生产效率是传统的3倍 由于抓住了“投入产出比”的脉搏，3D打印技术被英国《经济学人》杂志预测为“将推动新一轮工业革命的来临”。这一具有数字化、智能化等特点的先进“复制”制造技术在民用化的同时，也悄然成为国防和军事工业的“新贵”。 在国防大学军事后勤与军事科技装备教研部教授李大光看来，3D打印技术可以减轻后勤保障压力。就目前来说，使用相同数量的耗材制造零件，3D打印机的生产效率是传统方法的3倍。如果在战场上有一台3D打印机，就可以及时生产出战场上消耗的武器装备和补给物资，这将大大减轻后方生产和后勤保障的压力。 随着“制空权”对于现代战争的意义越来越重大，各国在积极研发新一代战机的同时，3D打印技术也逐渐被吸纳运用其中。 上世纪八九十年代，要研发新一代战斗机至少要花10—20年的时间。美国F－15战斗机从1966年计划研发到首飞就耗时6年，F－22则花了16年；俄罗斯的苏－27耗时10年，苏－30也花了6年。 在传统的战斗机制造流程当中，飞机的3D模型设计好后，需要进行长期的投入来制造水压成型设备，而使用3D打印这种增材制造技术后，零件的成型速度、应用速度得以大幅度提高。 李大光表示，3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件。如果借助3D打印技术及其他信息技术，最少只需3年时间就能研制出一款新战斗机。 钛合金3D打印用于新机 在3D打印技术中，飞机钛合金大型整体关键构件激光成形技术是高端发展形势。作为最早开发钛合金3D打印技术的国家，1985年，美国就在五角大楼的主导下秘密开启了钛合金激光成形技术的研究，并在1992年公之于众。随后美国继续研发这一技术，在2002年将激光成形的钛合金零件装上战机进行试验。 今年1月14日，美国著名的电子束、等离子弧及电阻焊接设备制造商Sciaky公司宣布，他们已经成功掌握了使用电子束进行钛合金3D打印的制造技术。这项技术将被用于生产美国第五代隐形战斗机F－35的多个零件。 李大光表示，传统的武器装备生产主要是做“减”法。原材料通过切割、磨削、腐蚀、熔融等工序，除去多余部分形成零部件，然后被拼装、焊接成产品。这一过程中，将有90％的原材料被浪费掉。3D打印技术除了能够提升武器装备的研发速度，还能大幅降低武器装备的造价成本。 作为全世界最贵最精密的战机，美国F－35联合攻击战机每架售价至少1．5亿美元。相较于传统制造方式，3D新技术制造的产品成本更低、寿命也更长。如果3000多架战机都使用这种技术制造部件，将可以节省数十亿美元的成本。 虽然中国钛合金激光成形技术起步晚，但现在却具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力，成为继美国之后、世界上第二个掌握该技术的国家。在今年5月举行的第十六届中国北京国际科技产业博览会上，获得“国家技术发明奖一等奖”的飞机钛合金大型整体关键构件激光成形技术得以展示。 中航工业副总工程师、歼－15总设计师孙聪在今年全国两会期间曾透露，钛合金和M100钢的3D打印技术（增材制造技术）已广泛用于新机设计试制过程。广泛使用了3D打印技术制造钛合金主承力部分，包括整个前起落架。