大家好，我叫3D打印，學術名字叫“增材制造”，我最紅的時候是2012至2014年的時候，不信的話，下圖有真相。

圖1 3D打印各類學術發展趨勢圖

　　那時候的我，跟現在的人工智能一樣，被廣泛關注，甚至有人認為，萬物皆可3D打印，如圖1，有關于我的報道（圖1紫色線條）在2012-2014年間呈井噴式增長，隨后學術界開始關注起我來了，與我相關的期刊（圖1綠色線條）也不斷增長，這可是超星發現系統里的數據，絕不摻假，充分的說明咱當年也是火過的，但是，隨著時間的推移，社會媒體和公眾關注的技術熱點也在不斷轉移，我就漸漸的淡出了公共的視野，這并不代表我從此消失，而是意味著我已經從網紅的角色，演變成真正為人類服務的工具。

　　首先，對于我來說，最成熟的工藝還是打印熱塑性塑料。大家可能都知道，還有個技術叫：注塑，他成型塑料零件的速度可比我快多了，那么我的優勢在哪呢？我的優勢在于當只需要少量的塑料零件的，我可以直接打印出來，而如果使用注塑，還需要制作模具，那成本可就太高了。而且，我還能克服注塑所面臨的不充分，以及制造不了復雜形狀的問題，如圖3所示，因為零件注塑完后要與模具脫離，下圖這種簡單形狀的零件可以用注塑成型快速制造，但如果零件形狀較為復雜，無法脫離模具，那就不能用注塑成型，但是我就不用受此限制，也就是說，如果你只需要打印一兩個形狀奇怪的零件，來找我就是了，保證能滿足小批量。

圖2 注塑成型動圖

圖3 3D打印成型動圖

　　其次，我還可以制作金屬零件，原料可以是粉末、線條、乃至板材，我都行！我在金屬方面現在有那么幾個用途。

　　在航空航天零件的制造方面，因為航空航天對零件性能、結構等要求都比較高，相對于傳統的加工技術車銑刨磨鑄鍛焊，我能生產更加復雜的工件，把原本需要許多零件拼在一起才能實現的功能，由我生產出的一個零件就可以做到了，比如火箭發動機噴嘴頭，如圖4，原本這個跟蜂窩似的的噴頭需要248個零件組成，現在我可以化248為1，直接實現一體化成型。此外，對于航空航天行業來說，他們需要的往往是小量級、個性化的零件，這個活，舍我其誰？最后，一些難加工金屬，如鈦合金、鋁合金，高溫合金等，作為航空航天行業最青睞有的材料，并不容易加工出復雜零件，這時候往往就是我大展身手的時候了。

圖4 3D打印的火箭發動機噴嘴頭

　　在模具制造方面，因為模具制造大多是把金屬或者塑料融化后有一定的壓力注入模具中，然后需要把注入的液體快速冷卻，水冷當然是最經濟好用的辦法，然而需要在模具內部加裝復雜流道，這種事情對于傳統加工技術來說很棘手，對于我來說卻輕而易舉，如圖5，對于傳統加工技術的制造的模具水冷流道只能在一個水平面或者直上直下，并不能很全面的冷卻工件，從圖5（c）中可以看出成形零件的上部溫度較高，而由我制造的模具，具有三維立體水冷系統，整個成型零件的溫度都比較低，這就是我的厲害之處，所以現在我也被廣泛應用于模具制造行業。

圖5 傳統制造模具與3D打印模具冷卻效果仿真圖

　　在零件修復方面，在傳統加工技術里，工件上的材料如同我們的青春一樣，一去不返，所以傳統加工寧可多留一分，也不少留一點。所以在實際生產中，一旦零件磨損了，就難以修復，只能換一個，但不是所有零件都能換，或因成本太高，或因零件絕版等原因，無法更換，我就可以把他們缺的那個部分給補回來，如圖6那樣，甚至修補部分比原本工件的強度更高，更加耐用。

圖6 3D打印用于零件修復

　　當然，還有讓我感到最最自豪的一個領域，就是生物3D打印。從小往大了說吧，首先，我能打印骨骼支架，用于代替鈦合金支架，那么我的優勢在哪呢？我可以在人體內降解或者與人的骨骼融為一體，而不需要像鈦合金支架那樣需要再做一次手術把它取出來，這就為病人省了不少的事。其次，我能打印血管之類的形狀復雜的結構，用于治療心血管疾病。最后，我能以生物細胞為原料，打印生物器官，直接解決了醫療器官不足，而且，既降低了成本，還避免了一些工程倫理問題，如圖7所示，當我想要打印一個耳朵時，先對耳朵的形狀進行逆向三維建模，然后分層，然后以宿主自身的干細胞作為原料進行打印，最后培養成型，這樣一個3D打印的耳朵就出來。雖然生物3D打印聽上去很厲害，但是我在這方面也只是個新手，還需要更多的研究才能使我真正應用于實際意料中，敬請期待。

圖7 生物3D打印示意圖

　　希望可以在今后的日子，憑借著科學家們的不懈努力，為國民經濟發展帶來更大的助益！

文章來源：中科院沈陽自動化所

作者 高孟秋 中國科學院沈陽自動化研究所碩士研究生