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3D打印是近年來頗具話題性的一項(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展覽中看到相關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)展出不同類型的3D打印機(jī)，甚至可以在購物網(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，如果你嘗試著購買此類服務(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打磨來優(yōu)化成品，但是其精度上無法滿足精密產(chǎn)品的使用標(biāo)準(zhǔn)。
那么是不是說3D打印就無法制造出精密的產(chǎn)品呢？自然也不是。事實(shí)上，近年來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。一般來說，3D打印儀的品質(zhì)直接決定了打印出來的產(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？盡管我無法給出一個(gè)答案說明其上限，但是至少從目前看，3D打印技術(shù)在高鐵列車上打印關(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“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，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。從某種程度上來說，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足3D打印的需求。不過，為了更好地提升3D打印技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)對于3D打印材料的發(fā)展也有很大的助力。與此同時(shí)，3D打印材料也順勢與許多重要項(xiàng)目有所聯(lián)系。例如在《“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“氫能技術(shù)”等18個(gè)重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南征求意見》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、碳化硅等近年來熱門的材料。
綜合來說，目前3D打印面臨的問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，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，或許在未來的某一天，我們可以通過3D打印來生產(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。
(原標(biāo)題：材料學(xué)與3D打印技術(shù) 技術(shù)的進(jìn)步與挑戰(zhàn))
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