从工厂到手术室:3D打印技术应用的当下与惊喜
前阵子去大湾区逛了个制造业展,被一台巴掌大的3D打印机惊着了。它打出来的不是网红手办,是可以直接装在无人机上的碳纤维轻量化舵机外壳。
比传统塑料件硬三倍,重量轻了近一半,拿在手里几乎没感觉。
金属3D打印航天火箭连接件成品
说实话,我之前也觉得这种高端应用离日常太远,直到碰到一个做老车改装的老板。他说现在做冷门停产车型的定制配件,根本没人愿意开模——开一套钢模最少十几万,卖个十几套根本回不了本。现在用工业级树脂3D打印打出来,做完表面硬化处理,一套配件才几千块,车主都能接受,他现在半个厂子的营收都靠3D打印接定制单。
还有个很成熟的应用,很多人不知道:注塑模具的随形冷却水路。传统机加工只能钻直线水路,遇到复杂形状的型腔,冷却不均匀,做出来的塑料件动不动就翘曲变形,良率上不去,冷却时间还长。3D打印可以直接把水路沿着型腔的轮廓做,哪里热就往哪里走,冷却时间能省三成以上,良率一下子提了十几个点,很多做小家电注塑的厂子已经换了这种模具了。
医院术前规划用3D打印人体骨盆模型
更贴心的是可降解3D打印骨钉。以前做骨折手术,用的是金属钉,长好之后还要再开一次刀取出来,病人多遭一次罪,还多花一笔钱。现在用聚己内酯材料3D打印的骨钉,能在体内慢慢降解,最终变成二氧化碳和水排出体外,不用二次手术,现在已经在很多医院临床应用了。
去年清华大学生物制造团队发了科研成果,他们开发的3D打印仿生半月板,已经进入临床实验阶段。这个打印出来的半月板有和天然半月板类似的孔隙结构,植入之后能慢慢诱导患者自身的纤维组织长进去,最终基本上变成自己的组织,不用像传统人工半月板那样用个十几年就要磨损更换。
你别觉得这些都离你远,现在国内很多口腔医院做牙冠,早就用3D打印了。你取完模,数据直接传到楼下的打印机,当天就能给你做出贴合度完美的个性化牙冠,不用等一周时间寄回工厂做,少跑好几趟,精度还比批量生产的高。
不过话说回来,现在生物3D打印打印完整大器官还没突破,最难点在于复杂的血管网络,打印出来的器官没有养分供应,活不了。但这十年的进展已经够让人惊讶了,谁知道再过十年会是什么样?
小众场景里,藏着3D打印最动人的活力
我前阵子逛国内的3D打印社区,才发现普通人早就把3D打印玩出花了,很多应用你根本想不到。
比如考古和文物修复。去年三星堆修复青铜神树,考古队把残缺的部件扫描之后,用3D打印1:1打出了完整的复原模型,不用动文物原件,就能给游客展示完整神树的样子,研究人员也能拿着复原模型做研究,方便太多。山西很多古寺的古建筑修复,残缺的木雕构件找不到手艺匹配的老工匠,就扫描残件,用仿木材料3D打印出来,直接装上,精度够,颜色也能对上,修旧如旧,成本还比人工雕刻低大半。
还有养蜂的老农,会自己画好图纸,打印定制的巢门防蚁结构,刚好贴合自己蜂箱的尺寸,比网上买的通用款好用一百倍,防蚁效果好,还不挡蜜蜂进出。玩攀岩的户外爱好者,会给自己定制完全贴合自己手型的攀岩支点,想在哪开发新岩场,就打印几个支点装上,不用等厂家做统一规格的。
我自己两年前脑子一热买过一台桌面级3D打印机,放家里打手办,那体验真的一言难尽。调平调了一下午,打十个东西堵五次头,成品还动不动翘边,最后放角落落灰了。那叫一个气...
但你不得不承认,3D打印最核心的价值,就是把「定制化」的门槛拉到了普通人够得到的地方。以前工业生产都是靠规模化降本,你要做一件独一份的东西,就得花大价钱,还没人愿意给你做。现在只要你有三维模型,几十块几百块就能打印出来,不管是修个老物件,还是做个自己设计的小玩意,都能搞定。
现在高性能材料还是贵,大尺寸打印精度还上不去,桌面级打印机的体验还是对新手不友好。可回头看看,十年前谁能想到,几千块就能买一台3D打印机放家里,医院能给病人打定制化的人工骨盆,工厂能把3D打印的零件送上天?
技术的迭代从来都不是一蹴而就,它就是这样一点点渗透进各个角落,慢慢改变我们的生活。你现在觉得不起眼的小应用,说不定再过五年,就变成了离不开的日常。
工业制造里,3D打印早就不是打样工具了
早年圈外提起3D打印,第一反应就是“帮你打个样看看形状”,开完模还是要走传统生产线。 现在早就变了。 国内不少做航空航天配套的厂子,已经把金属3D打印用到了批量生产环节。去年看过航天科技集团公开发表的科研成果,新一代运载火箭的某型号铝合金舱段连接件,用增减材复合3D打印工艺做出来,整体强度比传统锻造零件高15%,重量直接砍了20%,还把原本需要12个零件拼接的结构,一次整体成型,少了十多道焊接工序,风险降了不止一点。
金属3D打印航天火箭连接件成品
说实话,我之前也觉得这种高端应用离日常太远,直到碰到一个做老车改装的老板。他说现在做冷门停产车型的定制配件,根本没人愿意开模——开一套钢模最少十几万,卖个十几套根本回不了本。现在用工业级树脂3D打印打出来,做完表面硬化处理,一套配件才几千块,车主都能接受,他现在半个厂子的营收都靠3D打印接定制单。
还有个很成熟的应用,很多人不知道:注塑模具的随形冷却水路。传统机加工只能钻直线水路,遇到复杂形状的型腔,冷却不均匀,做出来的塑料件动不动就翘曲变形,良率上不去,冷却时间还长。3D打印可以直接把水路沿着型腔的轮廓做,哪里热就往哪里走,冷却时间能省三成以上,良率一下子提了十几个点,很多做小家电注塑的厂子已经换了这种模具了。
医疗领域的3D打印,正在改写治病的逻辑
如果说工业领域是降本提效,医疗领域的3D打印,直接就是解决以前解决不了的问题。 每个人的骨骼结构都是独一份的,以前做骨肿瘤切除之后的修复,医生只能拿现成的标准件修修改改,凑合用,效果好不好全看经验。现在呢?术前先做CT扫描,拿到患者精准的骨骼数据,直接打印出和原结构一模一样的个性化人工骨,装上刚好贴合,恢复期能短好几个月。
医院术前规划用3D打印人体骨盆模型
更贴心的是可降解3D打印骨钉。以前做骨折手术,用的是金属钉,长好之后还要再开一次刀取出来,病人多遭一次罪,还多花一笔钱。现在用聚己内酯材料3D打印的骨钉,能在体内慢慢降解,最终变成二氧化碳和水排出体外,不用二次手术,现在已经在很多医院临床应用了。
去年清华大学生物制造团队发了科研成果,他们开发的3D打印仿生半月板,已经进入临床实验阶段。这个打印出来的半月板有和天然半月板类似的孔隙结构,植入之后能慢慢诱导患者自身的纤维组织长进去,最终基本上变成自己的组织,不用像传统人工半月板那样用个十几年就要磨损更换。
你别觉得这些都离你远,现在国内很多口腔医院做牙冠,早就用3D打印了。你取完模,数据直接传到楼下的打印机,当天就能给你做出贴合度完美的个性化牙冠,不用等一周时间寄回工厂做,少跑好几趟,精度还比批量生产的高。
不过话说回来,现在生物3D打印打印完整大器官还没突破,最难点在于复杂的血管网络,打印出来的器官没有养分供应,活不了。但这十年的进展已经够让人惊讶了,谁知道再过十年会是什么样?
小众场景里,藏着3D打印最动人的活力
小众场景里,藏着3D打印最动人的活力
我前阵子逛国内的3D打印社区,才发现普通人早就把3D打印玩出花了,很多应用你根本想不到。
比如考古和文物修复。去年三星堆修复青铜神树,考古队把残缺的部件扫描之后,用3D打印1:1打出了完整的复原模型,不用动文物原件,就能给游客展示完整神树的样子,研究人员也能拿着复原模型做研究,方便太多。山西很多古寺的古建筑修复,残缺的木雕构件找不到手艺匹配的老工匠,就扫描残件,用仿木材料3D打印出来,直接装上,精度够,颜色也能对上,修旧如旧,成本还比人工雕刻低大半。
还有养蜂的老农,会自己画好图纸,打印定制的巢门防蚁结构,刚好贴合自己蜂箱的尺寸,比网上买的通用款好用一百倍,防蚁效果好,还不挡蜜蜂进出。玩攀岩的户外爱好者,会给自己定制完全贴合自己手型的攀岩支点,想在哪开发新岩场,就打印几个支点装上,不用等厂家做统一规格的。
我自己两年前脑子一热买过一台桌面级3D打印机,放家里打手办,那体验真的一言难尽。调平调了一下午,打十个东西堵五次头,成品还动不动翘边,最后放角落落灰了。那叫一个气...
但你不得不承认,3D打印最核心的价值,就是把「定制化」的门槛拉到了普通人够得到的地方。以前工业生产都是靠规模化降本,你要做一件独一份的东西,就得花大价钱,还没人愿意给你做。现在只要你有三维模型,几十块几百块就能打印出来,不管是修个老物件,还是做个自己设计的小玩意,都能搞定。
现在高性能材料还是贵,大尺寸打印精度还上不去,桌面级打印机的体验还是对新手不友好。可回头看看,十年前谁能想到,几千块就能买一台3D打印机放家里,医院能给病人打定制化的人工骨盆,工厂能把3D打印的零件送上天?
技术的迭代从来都不是一蹴而就,它就是这样一点点渗透进各个角落,慢慢改变我们的生活。你现在觉得不起眼的小应用,说不定再过五年,就变成了离不开的日常。