本篇文章給大家談談清華大學3d打印建筑，以及清華大學建筑作品對應的知識點，希望對各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔，本文目錄一覽：，1、，上海首個3D打印圖書屋來了，和普通書屋相比有什么不同?，2、，3D打印版“趙州橋”亮相天津，人可以在上面行走嗎？，3、，3D打印技術都在哪些行業(yè)有應用？
本篇文章給大家談談清華大學3d打印建筑，以及清華大學建筑作品對應的知識點，希望對各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔。
本文目錄一覽：
- 1、上海首個3D打印圖書屋來了，和普通書屋相比有什么不同?
- 2、3D打印版“趙州橋”亮相天津，人可以在上面行走嗎？
- 3、3D打印技術都在哪些行業(yè)有應用？
- 4、3D打印專業(yè)屬于哪個專業(yè)的，有什么學校開設嗎
- 5、3D打印技術的應用領域
- 6、3D打印會有多少可能
上海首個3D打印圖書屋來了，和普通書屋相比有什么不同?
3D打印對于現(xiàn)代人來說并不陌生清華大學3d打印建筑，但是3D打印的圖書屋相信大家沒有見過吧。在上海寶山區(qū)智慧科創(chuàng)園這里有一座3D打印圖書屋清華大學3d打印建筑，這個項目是由園區(qū)和清華學府數(shù)字建筑中心的工作人員們一起設計和完成的。這座圖書屋跟普通的房屋有著很大的區(qū)別清華大學3d打印建筑，它里面的混凝土里面并沒有鋼筋，而是用具有抗拉效果的纖維來取代鋼筋，它的性能不但比普通的好，并且還有防震的功能。
一、上海首個3D打印圖書館
這座3D打印的圖書館坐落在智慧科創(chuàng)園，這個園區(qū)有著工業(yè)建筑的特色，它以集裝箱為主體，創(chuàng)造出一個花園式的場所，人們穿過集裝箱就可以看到這座圖書館。這座圖書館也是上海第一個混凝土3D打印圖書館，這里將會為讀書們提供一個安靜的讀書場所。它是由這個園區(qū)和清華學府數(shù)字建筑部的人員一起開發(fā)設計而成的。
二、纖維混凝土性能更好
參與此項目的負責人一直駐扎在園區(qū)里面工作，這個打印圖書館的機器前端跟一體機都是清華大學建筑部的人員自己研發(fā)設計出來的。打印機器的臂前有一個打印頭，而機器旁邊的一體機主要是攪拌和運輸混凝土地的工作。這座圖書館里面沒有像普通的房屋有鋼筋，而是用纖維當作鋼筋，它的性能比普通材料更加好，同時還有很好的防震作用，并且這座圖書館還有保溫的作用。只要設計師將程序送到機器上機，就可以動工打印，現(xiàn)在只需要四個工人就可以完成。
二、堆疊式打印出外部肌理感
在設計最開始的時候，設計團隊來到園區(qū)發(fā)現(xiàn)草坪的中間有一些樹，于是認為在樹的中間做書屋非常的合適。于是清華大學3d打印建筑他們參考了威尼斯雙年展上面的一個藝術品的靈感，在圖書館的外部有兩種不一樣的紋理，一種是正常打印出來的一層層的紋理；另一種就是有凹凸變化的紋理。這些造型首先在電腦里面設計好之后，再轉成代碼發(fā)送到機器上面打印出來。這座圖書館建成了之后，面積有30多平米，里面可以容納15個人，在屋內會擺放一圈矮架，人們可以將書放在上面，也可以坐在上面看書，非常的愜意。
上海首個3D打印的圖書館在寶山區(qū)智慧園區(qū)，它的建成沒有鋼筋，而是用非常好的抗性纖維所代替普通的鋼筋，具有非常好的性能。這座圖書館從材料的測試、屋體的打印、硬裝、軟裝等等只需要一個月的時間，四個工人就可以完成。如今信息化的時代，科技改變著一切，3D技術的應用非常的廣泛。
3D打印版“趙州橋”亮相天津，人可以在上面行走嗎？
坐落于河北省石家莊市的趙州橋是世界上現(xiàn)存最早、保存最好的弧形單孔敞肩型石拱橋清華大學3d打印建筑，距今已有1400多年的歷史。令人萬萬沒想到的是天津居然也有趙州橋了清華大學3d打印建筑！10月13日下午清華大學3d打印建筑，裝配式混凝土3D打印趙州橋落成典禮在河北工業(yè)大學北辰校區(qū)舉行。3D打印的趙州橋矗立在河北工業(yè)大學北辰校區(qū)東北方向的景觀河上，呈灰白色，不時有學生拾級而上、在橋上來往通行。
據(jù)了解，由該校副校長兼土木與交通學院院長馬國偉教授帶領團隊完成的這座裝配式混凝土3D打印橋梁，這是世界上第一座裝配式3D打印的橋梁，也是目前世界上跨度最長、橋梁總長最長、規(guī)模最大的混凝土3D打印橋梁。
3D打印版趙州橋，橋梁跨度18.04米、總長28.1米。橋欄桿整體形態(tài)設計迎合了趙州橋孔洞曲線，橋面與欄板加入桃花元素，寓意桃李滿天下，同時欄板嵌入了1903、1912、1929、1952、1995、2019等年份的字樣，寓意學校建校116年的發(fā)展。
建造過程中，按照趙州橋1：2縮尺打印后現(xiàn)場裝配式組裝，不僅混凝土材料是獨家特殊配制的，3D打印水泥基機械設備是自主開發(fā)設計的，還綜合考慮了各項橋梁常規(guī)設計中的荷載因素，安全系數(shù)高。
該步行橋的成功落成，對于推進智能建造關鍵技術的長足發(fā)展，實現(xiàn)清華大學3d打印建筑我國建筑綠色化、工業(yè)化、智能化具有重要意義。
3D打印建橋有啥不一樣
馬國偉介紹，3D打印是一種顛覆傳統(tǒng)的建造模式。裝配式混凝土3D打印趙州橋采用模塊化打印技術，在現(xiàn)場直接進行裝配式建造，為傳統(tǒng)橋梁賦予現(xiàn)代氣息，充分實現(xiàn)設計新型化、材料功能化、施工虛擬化、裝配模塊化和監(jiān)測智能化。
3D打印可以在沒有模板支撐的前提下，自由靈活地快速建造異型混凝土結構和建筑，設計方案更加自由靈動，可以利用打印中的特殊紋理賦予建筑特殊表皮，同時還可以運用于古建筑保護中，精準恢復古建筑的殘損、遺失部分。
相比傳統(tǒng)的施工建造，3D打印可節(jié)省約1/3的建筑材料和2/3的人工，高度自動化的打印過程可大大提高建造效率。該技術還可提升建造效率，不會因結構的幾何復雜程度而增加成本，并減少對現(xiàn)場環(huán)境的污染。在3D打印橋梁過程中，內嵌了許多傳感器，用于24小時對橋梁進行健康監(jiān)測，可及時發(fā)現(xiàn)受力等問題并予以排除，保證安全第一的同時，體現(xiàn)了智能化集成。
上海也有一座“趙州橋”。今年，1月12日，一座3D打印的混凝土步行橋在上海智慧灣科創(chuàng)園落成。該步行橋全長26.3米，寬3.6米，橋梁結構借取了中國古代趙州橋的結構方式，采用單拱結構承受荷載，拱腳間距14.4米。在該橋梁進入實際打印施工之前，進行了1∶4縮尺實材橋梁破壞試驗，其強度可滿足站滿行人的荷載要求。
該工程由清華大學（建筑學院）—中南置地數(shù)字建筑研究中心徐衛(wèi)國教授團隊設計研發(fā)，并與上海智慧灣投資管理有限公司共同建造 ，在這座橋誕生之前，世界上已有兩座3D打印混凝土橋。一座在荷蘭海默特，全長8米，寬3.5米，橫跨在一條水渠上。另一座在西班牙卡斯蒂利亞的公園里，全長12米，寬1.75米。
3D打印技術都在哪些行業(yè)有應用？
3D打印技術在建筑行業(yè)。在一些微模型的這些行業(yè)，尤其是做各種器具的模型都有很好的涉獵和應用。
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3D打印專業(yè)屬于哪個專業(yè)的，有什么學校開設嗎
3D打印專業(yè)屬于3D打印技術專業(yè)。開設學校：上海交通大學、南陽職業(yè)學院、廣州白云工商技師學院。
3D打印技術專業(yè)的主干課程：機械制圖、工程力學、工程材料、機械設計基礎、機械加工基礎、液壓與氣動、冷沖模設計與制造、塑料模設計與制造、模具制造工藝、3D測量、3D制造、模具CAD/CAM/CAE等。
擴展資料
應用領域：
1、在工業(yè)設計、建筑設計、文化產業(yè)、生物醫(yī)療、衣食住行等各個領域都將普遍應用3D打印技術，在技術上具有效率高、成本低、輕量化的特點。
2、3D打印可以實現(xiàn)大到汽車、飛機結構件，小到牙齒、骨骼、關節(jié)的制造，甚至衣服、鞋帽、首飾、文化創(chuàng)意產品都可以打印，利用食物3D打印機還可以打印個人喜好的食品。
參考資料來源：百度百科-3D打印技術專業(yè)
3D打印技術的應用領域
3D打印使復雜的產品結構成為可能，同時產品結構設計的一體化趨勢逐漸顯現(xiàn)。由于目前生產工藝的限制，一般產品大多由若干部件組裝起來共同構成產品的主體結構。這種組裝結構增加了產品的質量、體積、復雜度和故障幾率，同時在生產和裝配過程中浪費了大量的材料及能源。
3D打印技術的“加式”方法使產品結構一體化，變得更加簡單，甚至某些特殊鉸接結構可借助輔助性材料一次成型而無需組裝，不僅提高了生產效率，也提高了產品的結構強度和可靠性 。
（1）3d打印技術在汽車制造工作的具體應用
a.各類零件的制造： 3D打印技術所生產的零件則較為精細，力學性能也較為可靠。并且在處理一些突發(fā)狀況時，3D打印技術有著絕對的優(yōu)勢，例如在汽車制造時，某一些零件出現(xiàn)意外問題，此時就可以使用3D打印技術來進行緊急的修復，3D打印技術相較于傳統(tǒng)的制造技術，其生產周期非常短，并且可以使用加急打印，可以在短時間內解決意外產生的問題。這可以減少企業(yè)為了應對突發(fā)情況所準備的庫存零件，可以在一定程度上增加企業(yè)的資金流通程度，促進企業(yè)的發(fā)展。
b.復雜模具的更高效、便捷的制造 ：3D打印技術可以將模具一體成型，不再需要拼接等方式來制造模具，3D打印技術中選取激光燒結技術可以直接制作模具，這對于汽車制造企業(yè)控制模具投入成本有著極其重大的意義。同時3D打印技術所制造的復雜模具精確度很高，力學性質非常的穩(wěn)定，這對于模具的實用性有很大的提升。
c.實現(xiàn)輕量化零件的更有效制造 ：3D打印技術可以在確保了零件力學性能的情況下，有效地制作出輕量化零件。例如Fortus900mc生產型的3D打印機就可以生產出比同等質量黏土還要輕的且可以保證力學性能的零件。這為汽車行業(yè)響應可持續(xù)化發(fā)展提供了技術保障。
（2） 3D打印技術在汽車維修中的應用
a.3D打印技術在零部件維修工作中的應用 ：目前在汽車維修行業(yè)中已經有許多零部件采用3D打印技術進行生產，例如后視鏡，門把手，汽缸，各類齒輪等部件。
b.3D打印技術在維修工具中的應用 ：3D打印技術可以在電腦上針對于不同零件的尺寸與規(guī)格，對相應的維修工具進行精確的建模，使得其具有標準的尺寸與規(guī)格，可以完全匹配所需要進行維修的零件。這對于汽車維修行業(yè)來說，具有非常重大的意義。
汽車制造行業(yè)與維修行業(yè)在不斷的發(fā)展中遇到了許多實際的問題，而3D打印技術作為一項新興的技術，可以有效地解決汽車制造行業(yè)與維修行業(yè)所遇到的各類問題。3D打印技術目前已經在汽車零部件的制造與復雜模型的制造和維修零部件與維修工具的制造中有了許多的應用。3D打印技術的應用對于汽車制造業(yè)與維修行業(yè)的發(fā)展有了極大的促進作用，并給整個汽車行業(yè)的發(fā)展帶來巨大的影響。
（1）打印渦輪葉片的鑄造型芯
（2）打印發(fā)動機支架?
（3）打印燃料噴嘴
（4）其他3D應用的重大消息
波音公司已經利用3D打印技術制造出300種左右的飛機零部件，同時波音公司正在與霍尼韋爾公司研究利用3D打印技術打印飛機機翼等更大型的產品。在國內，西北工業(yè)大學黃衛(wèi)東教授團隊利用3D打印技術，制造出長達5m的鈦合金機翼前緣，并且通過了中國商用飛機公司的5項測試，其性能略高于此前業(yè)界常用的鍛造件；北京航空航天大學王華明教授團隊，針對大型飛機、航空發(fā)動機等國家重大戰(zhàn)略項目，經過多年研究，在國際上首次全面突破了鈦合金、超高強度鋼等難加工大型復雜整體關鍵構件激光成形工藝、成套裝備和應用關鍵技術，并已在飛機大型構件生產中研發(fā)出五代、10余型裝備系統(tǒng)，已經接受近10年的工程實際應用考驗，使我國成為迄今唯一掌握大型整體鈦合金關鍵構件激光成形技術并成功實現(xiàn)裝機工程應用的國家。
3D打印技術在打印牙齒、骨骼修復等方面的技術已經比較成熟。同時，3D打印技術在打印細胞、軟組織、器官等方面也有所發(fā)展。
（1）在骨骼修復方面的應用
在骨骼修復方面，3D打印技術的應用主要在三方面。
一是利用具有良好的生物力學性能和生物相容性的鈦及其鈦合金材料以及聚醚醚酮（PEEK）等3D打印植入物，在骨缺損、骨腫瘤修復等具有較廣泛的研究和應用；
二是用作骨科手術輔助材料的打?。?/p>
三是以可降解生物醫(yī)用材料為基體，通過3D打印來構建骨組織工程支架，用于性化骨損傷修復，不同于材料植入物，可生物降解材料可降低排異反應。
（2）在口腔領域的應用
在口腔方面應用的材料主要有合金，生物陶瓷及光敏樹脂等。合金材料主要用選擇性激光熔化成型技術來3D打印制作活動假牙支架、牙釘、烤瓷牙金屬內冠、牙橋內冠、舌側正畸托槽等，用于牙齒的修復。
（3）在矯形外科方面的應用
通過逆向工程來構建缺損部位的結構，再應用3D打印將該缺損部位打印出來，形成個性化植入物，可以很好地將植入物與個體頜面部的結構精準吻合，從而使缺損組織的形態(tài)和功能得以恢復及美化。國內首例3D打印鈦合金已經成功應用于頜面部整形。
（4）用于醫(yī)學模型設計
利用3D打印技術制作病理器官模型，近年來，3D打印的醫(yī)學器官模型已經廣泛應用于臨床實踐和教學中，為臨床的發(fā)展注入了新鮮的血液。
利用3D打印的醫(yī)學模型能將病理器官及相關組織內部結構的細節(jié)形象地顯示出來，使身體內部的結構變得更為直觀明了，用于輔助術前計劃和手術治療分析及臨床教學等。
雖然3D打印技術在醫(yī)用領域中的個性化、精準化治療方面表現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢，并且已經在臨床應用中取得了很大的進展，且在這方面的應用與研究受到了越來越多的關注。但由于受到3D打印設備和材料的限制，目前該技術在醫(yī)學領域還沒有達到規(guī)?；膽谩６S著研究者對3D打印設備，工藝研究的不斷更新，打印材料的不斷改進，3D打印技術在生物醫(yī)用領域的應用將會越來越廣。
（1）國外發(fā)展現(xiàn)狀
國外的3D打印技術到現(xiàn)在已發(fā)展30多年，“輪廓工藝”打印技術、“D-Shape”工藝、3D混凝土打印技術現(xiàn)在都較為成熟。3D打印在建筑領域也日漸成熟，由荷蘭建筑師簡加普·魯基森納思設計的“莫比烏斯環(huán)屋”就是運用打印而建成的，以及迪拜推出了宏大的3D打印戰(zhàn)略計劃，計劃2025年前25%新建筑都均3D打印技術建造。
（2）國內發(fā)展現(xiàn)狀
國內起步晚，但在政府的支持下，也已經建立了多個科研中心，推動著我國3D打印技術發(fā)展。以同濟大學、清華大學及華中科技大學等科研高校所組成的研究隊也在進行著深入的探索。目前主流的研究隊進行進深入探索。在環(huán)境政策上國家對其也給予了大力支持，《中國制造2025》《“十三五”材料領域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》和《增材制造產業(yè)發(fā)展行動計劃(2017-2020年)》等政策先后出臺，為我國3D打印材料的發(fā)展提供了保障。
（3）3D打印建筑案例
a.莫比烏斯環(huán)屋
莫比烏斯環(huán)屋是以“莫比烏斯環(huán)”為原型，利用3D打印技術建造而成的，是世界上第一座由3D打印技術建造而成的房屋。耗時一年半，于2014年年底竣工，建筑面積高達10?500ft2。其建造原理是將建筑分成一個個6m×9m的塊材，利用超大型3D打印機進行打印，最后進行拼合。
b.蘇州別墅
一棟于2018年建成的位居蘇州的別墅也是采用的3D打印建造技術。歷時三天，僅由三名建造工人就完成了一棟130m2的別墅的全部建造過程。建筑材料選用鋼筋、水泥和建筑垃圾混合而制，置于3D打印機中，再噴繪而出，層層疊加，完成建筑墻體部分建造（見下圖）。建筑內部的家具也多采用3D打印技術打印而成（見下圖）。
在軍事領域，3D打印技術給裝備保障帶來的變化無疑也是革命性的。 在未來信息化戰(zhàn)場上，無論武器裝備處于任何位置，一旦需要更換損毀的零部件，技術保障人員可隨時利用攜帶的3D打印機，直接把所需的部件一個一個地打印出來，裝配起來就可以讓武器裝備重新投入戰(zhàn)場 ，例如：3D打印導彈系統(tǒng)。
這項技術如果在戰(zhàn)場上得到廣泛應用,可以用于 應急維修,保證武器裝備能夠得到及時的維修,以最快速度回到戰(zhàn)場上,保證部隊的作戰(zhàn)能力 。據(jù)外媒報道，美國陸軍已經加入擴展3D打印行動，為“增強小型前線作戰(zhàn)基地的可持續(xù)作戰(zhàn)能力”，2012年，他們先后向阿富汗戰(zhàn)區(qū)部署了兩個移動遠征實驗室，實驗室由一個6m的集裝箱制成，配備有實驗室設備、成型機、3D打印機和其他制造工具，可以將塑料、鋼鐵和鋁等材料打印為戰(zhàn)場急需零部件。
3D打印在食品領域也有成功的應用，做成的鮮肉特別有彈性，而且烹飪后肉質松散有嚼頭，絲毫不遜于真正的肉。美國泰爾基金會近日已投資成立了“ 鮮肉3D打印 技術公司”，希望能夠為大眾提供安全放心的豬肉產品；德國科技公司Biozoon最近推出了一種叫 “Smoothfood”的3D打印食品 ，為進食困難的老年人帶來福音，這種食品的制作方法是：將食品原料液化并凝結成膠狀物，然后通過3D打印技術制造出各種各樣的食物。這種食物很容易咀嚼和吞咽，很可能成為老人護理行業(yè)的革新者；國內福建省藍天農場食品有限公司利用 3D打印技術做出色彩繽紛的個性化餅干 ，受到兒童和年輕女孩的喜愛，市場銷路非常好。
3D打印技術在考古文物領域主要用于 修復已經破損的古文物 。在應用3D打印技術進行文物修復時，需要使用3D掃描儀掃描破損文物，完成數(shù)據(jù)采集，并處理數(shù)據(jù)，建立相應的模型之后進行打印美國哈佛大學閃族博物館的兩位研究人員通過3D打印修復了一個3000年前被打碎的 瓷器獅子 ，杭州銘展科技有限公司采用3D打印技術修復的 天龍山石窟的石像 古文物的修復展示了3D打印技術在保存物質文化方面的作用。
3D打印技術在時尚界主要用于制作 個性化的衣服鞋子等時尚品 。目前，3D打印技術主要是應用尼龍蠟ABS聚碳酸酯金屬和陶瓷等粉末材料，采用選擇性激光燒結成型的技術制作衣服和鞋子，如3D時尚涼鞋及背包3D打印技術在時尚界引起轟動。
3D打印技術在日常生活用品中主要用于 制作個性飾品 ，如個性筆筒手機外殼戒指以及各種飾品都可以通過3D打印技術打印出來.
最近，迪士尼的一組研究人員利用3D打印技術在與有機玻璃同樣效果的高透光塑料上，以低廉造價打印出了 L C D屏幕與多種傳感器 ，實現(xiàn)了I T應用中的新突破。利用3D打印光導管可以制造出高科技的 國際象棋 ，這些國際象棋的棋子可以偵測并顯示當前位置。3D打印技術必將為智慧生活和智慧城市創(chuàng)造出更多的IT應用。
3D打印技術在制造業(yè)主要用于控制大規(guī)模生產質量，降低傳統(tǒng)制造業(yè)的制作成本，提高速度和精確度。 從3D打印技術造出世界首艘3D打印皮劃艇 ，并且成功下水開，到世界上首輛3D打印汽車Urbee在加拿大亮相，3D打印技術對傳統(tǒng)制造業(yè)產生了一種顛覆性的變革。?3D打印技術通過軟件將材料一層層堆積制作出產品，無需對材料切割、鍛打組裝等工序，節(jié)約人力資源，提高了產品的生產效率。
康奈爾大學創(chuàng)意機器人實驗室HodLipson提出使用 3D打印技術打印機器人的零部件 ，比如電池電線，甚至微處理器等，打印機不僅可以打印出形狀隨意的機器人，也可以一次性打印而成機器人所有的機械裝置和內部部件，并在打印出來時就完全裝配好，無需組裝過程（如圖所示）打印機還可以打印出如圖所示的僅3克重的輕便型的機器人，該機器人制動翅膀在空中自由飛行可以持續(xù)90秒，除了發(fā)動機和電池，其他部分都是打印出來的。
在"大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新"的大環(huán)境下,開展中學生的創(chuàng)客教育能夠激發(fā)學生的創(chuàng)新思維, 三維建模技術、3D打印技術能夠把中學生的設想變?yōu)閷嶋H模型,從而驗證設想的可行性 。
另外， 結合3D打印技術的醫(yī)學高等教育模式 是對傳統(tǒng)模式的創(chuàng)新和發(fā)展,提升了學生學習的積極性和效果,未來隨著技術的發(fā)展和教學方法的改進,由3D打印技術創(chuàng)建的教學環(huán)境將更逼真及個體化,學生將更易理解和掌握相關知識。但仍存在許多挑戰(zhàn)和問題,還需建立全面的倫理體系以保證其合規(guī)性。
3D打印會有多少可能
圖為位于寧夏銀川的世界首個萬噸級鑄造3D打印成型智能工廠車間內景。（資料圖片）
國內首家建筑3D打印展館日前在廣東正式啟用。從外觀上看，這棟雙層建筑和普通的房子并無不同，但實際上，整棟樓沒用一磚一瓦，全是用可黏合混合材料打印而成。
如果擁有一臺3D打印機，你能夠制造什么清華大學3d打印建筑？答案是清華大學3d打印建筑：小到精密的零件、餅干、模具、衣服，大到醫(yī)療器械、工業(yè)裝備甚至 汽車 、火箭、建筑……都可以制造出來。難怪有人會說，在未來，一臺3D打印機幾乎可以創(chuàng)造一個世界。
2018年，3D打印正式被納入中國戰(zhàn)略性新興產業(yè)分類。作為新興前沿技術，3D打印承載著未來制造的無限可能，也顛覆著傳統(tǒng)制造業(yè)的思維形態(tài)。近年來，中國的3D打印技術快速發(fā)展，應用場景也越來越多，成為加快制造業(yè)轉型升級的重要手段。
大同的云岡石窟被原樣“搬”到千里之外的杭州
增材制造，俗稱3D打印。不同于傳統(tǒng)減材制造對原材料進行去除、切削的方式，增材制造是將特定材料通過層層疊加的方式來構造物體，在生物醫(yī)藥、航空航天、建筑等多個領域都能夠大顯身手。
掃描獲取三維數(shù)據(jù)、通過電腦編程，將模型導入打印機，一個與真肺一模一樣的肺部模型就可以從3D打印機里打印出來。今年6月，貴州省人民醫(yī)院胸外科首次利用3D打印技術完成了三維模型下的精準肺段切除術。這一模型，不僅精準再現(xiàn)了病人肺部的病灶位置，甚至連每根血管都栩栩如生。
醫(yī)療器械、器官模型、可植入人體的仿生組織……3D打印擅長塑造各種細節(jié)的優(yōu)勢剛好滿足了醫(yī)學領域對各類模具的高標準需求。山西增材制造研究院院長宮濤表示，人工用鋼鐵、石膏等材質制造模具，產品在大規(guī)模生產前，還要多次打樣和修改。而3D打印機直接從計算機圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，能較精準地塑造復雜精細的造型。
不僅是醫(yī)療，3D打印的這一特性，也很適合應用在文物復制和修護上。不久前，位于山西大同的云岡石窟被“搬”到了千里之外的浙江杭州。在浙江大學藝術與考古博物館，全球首個可移動3D打印石窟——云岡石窟“音樂窟”原樣再現(xiàn)了原洞窟的風采以及千余年來風化留下的細微痕跡。借助數(shù)字化采集，制造者對原洞窟進行了1 1復制，用輕型材料打印出110塊模型，再像搭積木一樣組裝成現(xiàn)在的復制石窟。由于是復制品，參觀者不僅可以身處其中細細觀賞，還可以伸手觸摸，可謂過足了癮。
除了擅長精巧細微的“繡花功夫”，3D打印對于造橋建房這樣的大工程也很拿手。
今年4月，在蘇州河堤防改造項目中，3D打印技術被直接運用于工地施工過程。不用砌磚、無需澆筑，現(xiàn)場只有打印機噴頭來回移動。高強度砂漿從噴頭中一點點流出，按照設定好的程序塑造出富有江南特色的造型。
“3D打印可使建筑一次成型，節(jié)約建筑材料60%，同時建造過程中的工藝損耗也減少了。”中國建筑技術中心材料工程研究所所長助理霍亮表示，由于打印使用的是機械自動化操作，還能節(jié)省近一半的人力。
值得一提的是，在今年5月發(fā)射升空的我國新一代載人飛船試驗船上，就搭載了一臺“3D打印機”。這是我國首次在太空開展3D打印實驗，打印材料是航空航天領域應用廣泛的輕質高強材料——碳纖維增強復合材料。
目前，隨著金屬材質打印技術的突破，航空航天也成為3D打印最具前景的應用領域之一。不管是制造快速成型、單件定制的航天設備零部件，還是復雜結構件和大型異構件，3D打印都是理想的技術手段。而這次實驗的成功，更讓人們感受到，“太空制造”離我們也不再遙遠。
過去幾個月才能制成的砂模現(xiàn)在只需幾小時
寧夏銀川，世界首個萬噸級鑄造3D打印智能工廠的車間內，數(shù)臺5米多高的白色鑄造用砂芯3D打印機在智能流水線上有序工作。這些設備，全部為企業(yè)自主研發(fā)。
與傳統(tǒng)的鑄造車間相比，無吊車、無模型、無重體力、無溫差、無廢砂及粉塵排放成為這家工廠的鮮明特色。在這里，鑄件生產變得快速而簡單——過去需要幾個月才能制成的砂模，現(xiàn)在只需幾個小時。這些鑄件不僅在國內銷售，還遠銷海外。
工廠所屬企業(yè)——共享裝備股份有限公司3D打印事業(yè)部市場總監(jiān)李哲表示，相較于傳統(tǒng)加工制造，3D打印具有縮短生產流程、設計靈活、節(jié)約成本、降低制造難度等優(yōu)勢。這一技術的產業(yè)化應用對鑄造行業(yè)的轉型升級、鑄造智能制造及未來鑄造智能工廠的建設將產生變革性的意義。
不僅是共享裝備，近年來，越來越多的制造企業(yè)開始采用3D打印進行零部件或整機生產。這一新興技術，改變了傳統(tǒng)制造的理念和模式。
近日，在哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司，國內首臺增材制造沖擊式水輪機真機轉輪研制成功。如果該轉輪在未來的電站使用中符合預期，則證明3D打印技術在制造沖擊式轉輪上具備可行性，為企業(yè)未來制造以往難以制造或無法制造的超小、超大型沖擊式轉輪提供一個解決方案。
依靠3D打印技術，過去需要4個月才能完成的轉輪制造如今被縮短到3個月之內。
“傳統(tǒng)鑄造工藝制造轉輪，工序繁多，參與的工種和工人也多。工人們勞動強度大不說，鑄造后的轉輪還容易有缺陷，精度差、加工余量大、產品質量與鍛件差距也大?！背虖V福說，“尤其對于高品質的轉輪，需要采用整個鍛造圓形坯料，一點點地用數(shù)控機床將轉輪加工出來，我們通常稱為‘整摳’，從這個詞就可以看到這種方式加工的難度有多大，周期有多長，相應成本也會非常高。而如今采用3D打印制造轉輪，直接由三維模型到產品，省去了多個環(huán)節(jié)，加工量小，成本和周期也得以降低?！?/p>
未來3D打印將會像普通打印一樣普及
“不管你想要什么，只需下載圖紙，按下打印鍵就可以了，剩下的統(tǒng)統(tǒng)交給打印機?！边@是一些人所暢想的未來場景。對此，不少業(yè)內人士表示，未來，要想實現(xiàn)更多的3D打印應用場景，關鍵在于材料，尤其是多元化打印材料的發(fā)展。
“巧婦難為無米之炊。材料科學是制造業(yè)的底層根基，3D打印的落地應用就是受限于材料的特性，導致成品率低等一系列問題?！鼻迦A大學建筑學院博士于雷表示，“材料的發(fā)展是3D打印發(fā)展的前提。就建筑領域來說，目前3D打印建筑被局限在使用混凝土材料上了，但是混凝土這種材料3D打印的靈活度并不高?！?/p>
在生物3D打印領域，材料創(chuàng)新的重要性更加突出，尤其是對于人體植入物。
羥基磷灰石是目前世界通用的仿人骨材料，但所用的酸性粘結劑卻會給被植入患者帶來術后痛苦。同時，由于人類骨骼內部結構復雜、密度不一，傳統(tǒng)3D打印所用材料密度一致、粉體單一，無法實現(xiàn)仿生骨的打印需求。
為了能夠制造一款最大程度接近人體骨骼性質的仿生骨，西北工業(yè)大學機電學院汪焰恩教授團隊將羥基磷灰石、黏合劑、細胞液等按照不同個體的骨骼性質進行科學配比，形成一種更能被人體環(huán)境接受的打印材料。并研制了一套3D打印控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了仿生骨打印所需要的結構復雜、密度不均、復合粉體等要求。這樣打印出來的活性仿生骨與自然骨的成分、結構、力學性能高度一致，甚至可在生物體內“發(fā)育”。
汪焰恩教授表示，團隊目前也掌握了3D打印軟骨和皮膚的技術。下一步，他們將繼續(xù) 探索 真皮層中汗腺、毛囊、皮脂腺等結構的穩(wěn)定打印技術。
在芯片這樣高精尖設備的打印制造上，新材料的突破也會帶來更多的打印成果。上個月，西湖大學的周南嘉團隊成功設計出全新的3D打印功能材料，以新材料為突破，實現(xiàn)了微米級別的電子3D打印。這是目前國內最高精度的電子3D打印技術。
山西增材制造研究院技術人員朱岳認為，如何研發(fā)出更多新材料，生產出質量更高的3D打印產品，是行業(yè)內的一大挑戰(zhàn)。今年5月，朱岳團隊自主研發(fā)出3D打印用光敏樹脂正式投產，改變了過去這種3D打印原材料依賴國際進口、成本過高的局面。朱岳表示，下一步，研究院將在研發(fā)材料、打印工藝、軟件數(shù)據(jù)研發(fā)上持續(xù)發(fā)力，他相信未來3D打印將會像普通打印一樣普及。（王雅慧）
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