3D列印的概念,竟然最早出現在中國?
近日,中央電視台《開講啦》「智慧中國」系列節目迎來了第三期,邀請到了我國3D列印領域的領軍人物、中國工程院院士、西安交通大學教授——盧秉恆
節目一開始,3D列印男神盧院士
便向主持人撒貝南送上了
個性定製3D列印紀念品
進一步向大家解釋了
3D列印在一體成型的特徵優勢
它可以讓你的想像變為現實
交談中,主持人撒貝南說到,在生活中幾乎我們可以做最大膽的想像,你可以想到的東西,從理論上來講,只要它能存在於三維空間都可能用3D列印解決。那麼3D列印出現了,會有4D列印嗎?
院士簡單解答道,4D列印就是列印好的東西隨著時間它可以形狀發生改變。
五維列印隨著時間的改變它的功能還會發生改變。比如心臟、肝臟、就是五維列印,它自己可以生長,列印好一個框架,裡面複合上我們人體的細胞以及生長因子,幹細胞就在適當的環境下向不同的組織進行轉化,最後就轉化成一個自己的器官,目前在可科研中,但是已經有實驗表明,是完全可能的。
接 下 來
正。式。開。講。
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什麼叫3D列印?
中國最懂3D列印的人是這樣解釋的:3D列印就是把我們三維的東西變成二維的來製造,就是一層一層來製造。大家都知道燕子自己壘窩就是銜泥巴一點一點壘起來,這就是3D列印,一點一點把一個三維的東西就造出來了。
「九十年代的時候,請了一個美國的教授到我們那去講學,他就說3D列印這個概念是你們中國人發明的。我當時覺得很奇怪,我說有什麼證據嗎?他說你們的長城就是增材製造出來的,一塊磚一塊磚壘起來的……等到我們計算機得到了普及應用,八十年代,一個叫赫爾的美國人搞了一個發明,用計算機控制就可以把材料一點一點累加,從點到線,從線到面,從面到體,這一個增材製造的過程就叫三維列印。」
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「任意複雜的形狀3D列印都可以製造,所想即所得。用任何材料都可以進行3D列印,可以用塑料、用金屬、用陶瓷、用水泥,甚至還可以用巧克力來進行3D列印。」
3D列印對我們的教學也有好處。用3D列印做一個放大鐘表模型,它的齒輪也是可以轉動的,這樣一個模型就便於做教學。無人機的微型發動機也可以用3D列印製造。
3D列印還可以在任何的工作場合進行作業。我們現在的大機器生產都要在一個廠房裡,一個車間里,一個工廠里。以後有了3D印表機,就可以在自己的辦公室里,在自己的家裡,在車庫裡做3D列印的工作,所以將會帶來非常多的變化。
這就是用不同的彩色的材料列印的一個心臟模型。南京人民醫院曾來求援,一個七個月大的嬰兒心臟不好,通過CT看到心臟有兩個洞,做手術把洞補上後卻依舊沒有痊癒。根據CT的數據做出數據模型,列印發現那兩個洞雖然補好了,但還有其他好多小洞是CT上看不清楚的,3D列印把模型做出來以後,醫生按照模型進行手術,最好治好了嬰兒。
西安交大研究3D列印下頜骨,做了二十幾個病例。現在已經拿到了國家葯監局的第一個批號,這也是個性化高端醫療器械使用3D列印製造的第一個批號,不僅是我們國家,也是世界的第一個。
大家都知道我們中國製造還有些缺憾,我們的飛機發動機我們還沒掌握製造技術。我們計算機的晶元百分之九十幾的都要進口,這就是我們的「心臟病」。
「3D列印就可以克服它。比如飛機的發動機有很多零件,最複雜的就是葉輪,葉輪上面有很多葉片,還有燃燒室等,這些東西都很麻煩。但是使用3D列印製造,可以把製造過程大大簡化。以前要做這麼一個發動機,大概需要幾年的時間,而現在有了這個手段,我們一個禮拜就可以製造一款發動機。」
結構複雜的葉輪,以前分別做再焊接,或者是用一個整體的技術硬摳下去。那現在用3D列印,材料又省了,周期也快了,精度也更好。
C919大飛機上把飛機翅膀和飛機的機身連接起來的那根好幾米高的主梁,也是3D列印出來的,這就也為大飛機的開發發揮了作用。
「那麼3D列印還可以做什麼呢?你們都是很喜歡時髦的東西,我們的鞋子是不是可以用3D列印去製造呢?其實這個已經做到了。以後也有可能可以設計時裝,比如在網上看到自己喜歡的樣式,都可以用3D列印去生產,你在家就可以成為一個企業家。隨著3D列印技術的發展,未來我們真正可以構建一個完全創新型的社會,激發我們每個社會成員的創造力。」
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3D列印的未來發展還需要大家的努力,更需要大家不斷創新和貢獻智慧。那麼3D列印今後發展下去,會有怎麼樣的前景呢?盧院士做了許多設想。
「……我們將會在太空製造中進行應用,在太空中列印空間站所需要的零件。空間站的零件如果壞了,不再需要從地球發射上去,而是直接在太空站現場列印、現場更換,非常便利……
在太空中列印我們地球上所需要的產品和裝備,太空是一個沒有重力或者微重力的空間,我們在地球上要做個十米長的零件,那這個設備可能要二十米長,在太空中,用一米長的設備就可以列印一百米、兩百米的零件,因為製造出來是沒有重量,不需要承載台。
地球上機器里的鈦合金是需要密封,用氬氣來保護的。但如果是在太空中沒有空氣氧化,就沒有那麼多麻煩了,在太空列印一個巨大的太陽能電池,那麼能量的來源就可以源源不斷了。
製造高速列車、飛機,然後把它緩緩地降落到地球上使用。這樣是不是我們一些製造業的企業都可以搬到太空中去,那麼剩下的地方我們可以建別墅,建運動場供大家休閑娛樂……
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「現在中國提出建設製造強國、科技強國這兩個強國的任務,正好就在你們的肩上,而這個三十年、五十年,正好就是你們以最充沛的精力工作的時候。所以我希望你們都能夠有所創新,為我們中國的崛起貢獻你們的力量。」
但是談到創新大家都覺得很難,但是也很容易。3D列印做了些什麼事呢?我們原來的鑄鍛焊老祖宗發明三千多年了,那就是一種等材製造,就在製造過程中材料的質量沒有增加也沒有減少。
切削加工把大的切成小的,是做減法的,而3D列印是做加法的。從等於零,發展到減,減號再發展到加號,這就帶來了一大批的科技創新。
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在平凡的崗位上做平凡的事情,要耐得住寂寞,有執著和韌勁,才能成為平凡崗位上的不平凡者。
「……不光要學習理論,還要能夠把這些理論活學活用。道理是很簡單的,但是我們要去琢磨,要敢於探索,才會有新的發明。要真正實現發明,我們還有一個工程實踐經驗——持之以恆。」
我記得華中科技大學的一任校長楊叔子院士,他認為,世界是「傻子」創造的。我覺得這非常有道理,人就是要有一股傻勁,認準了目標,堅持下去就會成功。
聚一束神光,熔女媧晶石。
繪天下神奇,鼎中華輝煌。
這也是我們描述3D列印很形象的一段話:
把激光或者是電子束聚在一點上,把難熔的金屬、陶瓷都熔化了,然後就會出現神奇的景象。
盧院士最後寄語道:
希望把大家的智力合在一起,協同創新,真正能夠繪我們中華之輝煌!
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