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近日，新西蘭維多利亞惠靈頓大學(xué)畢業(yè)的杰克·艾威爾提出了他最新的概念設(shè)計(jì)項(xiàng)目“皮質(zhì)外骨骼”。這是一種采用3D打印技術(shù)的創(chuàng)傷區(qū)域固定技術(shù)，以取代傳統(tǒng)的石膏。人民視覺

以3D打印技術(shù)為代表的數(shù)字化制造模式，被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志性的生產(chǎn)工具”，它與傳統(tǒng)制造方式不同的原理，及其理論上“無孔不入”的打印可能，留給人們巨大的想象空間。那么，在經(jīng)過幾年探索后，3D打印的哪些應(yīng)用領(lǐng)域值得關(guān)注？又將給我們生活帶來哪些影響？

從手機(jī)模具到汽車、航天飛機(jī)零部件，越來越多的領(lǐng)域出現(xiàn)了3D打印的身影

在山東濰坊高新區(qū)的賽迪精密機(jī)械制造有限公司，一臺(tái)帶有激光發(fā)射器的3D打印裝置在固定軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，發(fā)出輕微的電流聲。不多久，一個(gè)外觀精美的手機(jī)外殼就從激光器下“一盤散沙”的尼龍顆粒中現(xiàn)身了。

該公司工程師戚永軍介紹，他們一天前接到香港的訂單，要求生產(chǎn)20種不同類型的手機(jī)外殼樣品。按照傳統(tǒng)工藝先開模具再機(jī)械加工的流程，至少要兩三周時(shí)間。而借助3D打印技術(shù)，只需在稱重加料、機(jī)器預(yù)熱、輸入數(shù)據(jù)幾個(gè)簡(jiǎn)單環(huán)節(jié)后，摁下啟動(dòng)鍵，這臺(tái)一人高的3D打印機(jī)7個(gè)小時(shí)就拿出了產(chǎn)品。

手機(jī)模具打印僅僅是3D打印技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域很小的一部分。3D打印對(duì)物體直接復(fù)制成型的特點(diǎn)，使其在單個(gè)或小批量模具和復(fù)雜零部件的生產(chǎn)中占有優(yōu)勢(shì)，降低了零部件研制的周期和成本。因此，許多量產(chǎn)前需要樣品驗(yàn)證的產(chǎn)品，紛紛擁抱3D打印技術(shù)。

2011年，北京航空航天大學(xué)王華明團(tuán)隊(duì)利用激光燒結(jié)的3D打印技術(shù)，做出了飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整理構(gòu)件，這一突破表明3D打印能夠“打”出足夠大、強(qiáng)度足夠高的大型金屬構(gòu)件，大大擴(kuò)展了該技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域應(yīng)用空間。

如今，從簡(jiǎn)單的模具制造，到發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車，甚至航天飛機(jī)的零部件生產(chǎn)，都能看到3D打印技術(shù)的身影。航空航天、醫(yī)療、汽車和模具制造也通常被認(rèn)為是3D打印在工業(yè)領(lǐng)域四大最有前途的應(yīng)用。

業(yè)界對(duì)3D打印的期待還不限于此�，F(xiàn)在，技術(shù)人員又開始構(gòu)想打印出整棟房子，甚至連房子里的家具和電視也一并“打印”。或許未來某一天，你真的不需要請(qǐng)建筑師，就可以在3D打印工廠里“打”出自己的房子。

不過，世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長(zhǎng)羅軍認(rèn)為，從目前看，3D打印還受制于設(shè)備和材料的制約，在短期內(nèi)很難成長(zhǎng)為一個(gè)大眾市場(chǎng)，也難以替代傳統(tǒng)制造技術(shù)。

打印骨骼進(jìn)入臨床，3D打印有望解決人工器官移植難題

近日，北京大學(xué)第三醫(yī)院完成了國(guó)內(nèi)首例3D打印人工定制樞椎應(yīng)用于惡性腫瘤的治療。該患者患有尤文氏肉瘤，癌變部位位于樞椎，手術(shù)切除病變椎體后，如果用傳統(tǒng)的鈦合金網(wǎng)籠代替原來椎體的位置，容易出現(xiàn)椎體塌陷、椎間高度難以維持等情況，而3D打印的椎體，則因不再需要鈦板輔助固定，降低了手術(shù)治療后的風(fēng)險(xiǎn)。

更早之前，40位患者在簽署知情同意書之后，植入了北大三院研發(fā)的3D打印骨骼，這些“鋼筋鐵骨”正式成為患者身體的一部分。

北大三院骨科主任劉忠軍介紹，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，3D打印的骨骼有兩大優(yōu)勢(shì)。一個(gè)是可以“打”出任何形狀的骨骼。3D打印技術(shù)可以直接生產(chǎn)出同一形狀、體積的內(nèi)植物，填充到缺損部位里面，上下用螺釘固定就非常牢固。另一個(gè)是該類植入物帶有可供骨頭長(zhǎng)入的孔隙，可以將周邊的骨頭吸引進(jìn)來，使真骨與假骨之間結(jié)成牢固的一體，患者骨骼能盡快康復(fù)。

與北大三院植入骨骼不同，北京阿邁特醫(yī)療器械有限公司則利用3D打印技術(shù)研發(fā)出了高分子可吸收血管支架。北京阿邁特總裁劉青介紹，傳統(tǒng)永久性金屬支架作為異物永久留在體內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)期的異物排斥反應(yīng)，甚至可能形成血栓，從而導(dǎo)致致命性的大出血。而利用生物可吸收高分子打印出來的支架，除了有正常的血運(yùn)重建功能外，最終還能在體內(nèi)降解為無毒產(chǎn)物二氧化碳和水，通過正常代謝排出體外。

醫(yī)療健康領(lǐng)域一直被認(rèn)為是3D打印技術(shù)最具應(yīng)用潛力的領(lǐng)域之一。最初，3D打印被用來打印個(gè)性化牙齒，之后又有了骨骼、三維細(xì)胞培養(yǎng)支架等仿生型植入醫(yī)療器械的打印探索，但科學(xué)家更加大膽的嘗試是，直接體外打印出細(xì)胞、人體的組織器官，解決人工器官移植的難題。

劉青認(rèn)為，目前，國(guó)外已經(jīng)用活細(xì)胞“打”出了“耳朵”和“心臟”。打印的原理基本是通過提取活細(xì)胞，采用特殊生物材料逐層打印器官原型或者器官支架，而后利用支架培育出器官組織，這在理論上已經(jīng)被驗(yàn)證是可行的。

劉青說，雖然當(dāng)前制約3D打印在生物醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用的因素還很多，但在未來10至15年會(huì)有3D打印人工器官進(jìn)入臨床應(yīng)用階段。未來如果實(shí)現(xiàn)了利用患者自身干細(xì)胞打印器官，可以大大降低患者的免疫排斥反應(yīng)，造福人類健康。

3D照相館“搬進(jìn)”手機(jī)，3D打印機(jī)進(jìn)入課堂，文化創(chuàng)意產(chǎn)品花樣翻新，商機(jī)無限

3D打印興起時(shí)，因其可以直接打印出立體、形形色色的玩具模型，其在文化創(chuàng)意產(chǎn)品服務(wù)的前景一直成為業(yè)界津津樂道的話題，甚至有人預(yù)測(cè)，未來3D打印機(jī)會(huì)像現(xiàn)在的噴墨打印機(jī)一樣普及到家庭。

數(shù)年過去了，雖然受制于打印精度和高昂的材料價(jià)格，3D技術(shù)普及到家庭的進(jìn)程緩慢，但3D打印神秘的面紗被揭開，嘗鮮者還開設(shè)了3D打印照相館，從文化創(chuàng)意服務(wù)上尋找商機(jī)。

如果你想制造一個(gè)屬于自己的肖像玩具，你只需走進(jìn)3D打印照相館，對(duì)著相機(jī)原地保持幾分鐘，相機(jī)就會(huì)對(duì)你全身進(jìn)行360度掃描。你還可以在電腦上選擇自己喜歡的形象、發(fā)型、眼鏡，調(diào)整喜怒哀樂的表情，不多久“你”就被打印出來了。

為了省去人們到3D打印照相館的麻煩，業(yè)界最近也嘗試了一些新的“玩法”。海爾近期就開發(fā)了全球首款“3D魔法相機(jī)”的應(yīng)用，用戶下載并安裝該款手機(jī)應(yīng)用后，可以隨時(shí)隨地將照片制作成個(gè)性化的3D人像。

海爾集團(tuán)超前創(chuàng)新中心研發(fā)總監(jiān)馬國(guó)軍說，開拓3D打印在消費(fèi)領(lǐng)域的發(fā)展，要提供簡(jiǎn)單易用的工具，降低普通用戶的參與門檻，搭建創(chuàng)新平臺(tái)，讓3D打印真正走進(jìn)人們生活。

馬國(guó)軍說，他們的最終目標(biāo)是要搭建一個(gè)開放的3D打印個(gè)性化定制平臺(tái)，整合3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源，為用戶提供更多的個(gè)性化產(chǎn)品定制服務(wù)，從而帶動(dòng)3D打印在文化創(chuàng)意產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用。

3D打印新奇的打印過程，也能激活孩子們的創(chuàng)造力。目前，一些學(xué)校已經(jīng)將3D打印機(jī)帶進(jìn)課堂，孩子們可以動(dòng)手將自己的創(chuàng)意和設(shè)計(jì)“打”出來，變成現(xiàn)實(shí)。

羅軍表示，作為一項(xiàng)新興技術(shù)，3D打印整體還處于拓荒階段，應(yīng)用還有很多想象的空間，也許未來人們的衣食住行都將和3D打印密切相關(guān)。不過現(xiàn)在大多數(shù)人并不太清楚3D打印適用于哪些領(lǐng)域，以及如何科學(xué)使用這項(xiàng)技術(shù)。而一些人將3D打印技術(shù)說得“無所不能”，誤導(dǎo)了公眾對(duì)該技術(shù)的認(rèn)識(shí)。只有公眾真正了解了3D打印技術(shù)，有了市場(chǎng)基礎(chǔ)，今后大規(guī)模的應(yīng)用才有可能。