3D打印既是調整製造業(ye) 結構，促進製造業(ye) 由大變強的重要手段，又是適合多品種、個(ge) 性化製造，為(wei) 創新設計釋放巨大空間的新型業(ye) 態。它是創新的利器，也是創業(ye) 的平台，我省將抓住3D打印技術發展所帶來的機遇，突破發展瓶頸，最大限度挖掘社會(hui) 資源中蘊藏的創新創業(ye) 潛力。
3D石窟出雲(yun) 岡(gang)
絲(si) 竹弦樂(le) 穿越時空而來，千年石窟的歲月痕跡觸手可及。看著畫麵中雕刻精美、意蘊宏大的造像，讓人仿佛置身於(yu) 遠在千裏之外的雲(yun) 岡(gang) 石窟。這是正在上海博物館展出的雲(yun) 岡(gang) 石窟第12窟“音樂(le) 窟”。國內(nei) “石窟界”數字化領域專(zhuan) 家、雲(yun) 岡(gang) 研究院數字化研究室主任寧波通過三維激光掃描技術，為(wei) 雲(yun) 岡(gang) 石窟建起了三維的“數字檔案”。通過3D打印，“音樂(le) 窟”創新地使用了“積木式”的複製方式，由110塊2米見方的輕質材料“積木塊”分6層進行組裝完成，讓古老的世界文化遺產(chan) 雲(yun) 岡(gang) 石窟邁出了“行走”世界的第一步。
3D打印技術，是一項不同於(yu) 以往的新型製造技術，它與(yu) 傳(chuan) 統的工業(ye) 製造有何區別？山西增材製造研究院院長宮濤對此解答，3D打印名為(wei) 增材製造，以數字模型文件為(wei) 基礎，采用金屬、高分子等材料，進行逐層打印、堆積，形成實體(ti) 實物，是數字和製造緊密結合的體(ti) 現。完成一項打印工作，首先要通過計算機對所設計物品的結構進行建模，形成三維圖形，在此基礎上進行分層切片，形成每一層的數據，數據傳(chuan) 送到打印機，打印機按照數據，原材料逐層堆積，最終形成產(chan) 品。山西雅韻雕醫療科技有限公司工程師羅偉(wei) 認為(wei) ，增材製造技術最大的特點是，不再需要傳(chuan) 統工具及繁瑣加工工序，它能有效地解決(jue) 複雜零件加工成型問題，甚至可以突破一些技術上的限製。
打印融合交互發展帶來顛覆性創新
3D打印對大多數人來說還很陌生，隨著它快速發展，將給產(chan) 業(ye) 發展、工業(ye) 製造，甚至百姓生活帶來巨大影響。宮濤認為(wei) ，3D打印技術最大的優(you) 勢是製造複雜結構、個(ge) 性化定製和創意設計，目前在航天、航空、醫療領域裏，傳(chuan) 統工藝無法完成的複雜結構，通過3D打印可以輕鬆實現。
近年來，3D打印技術與(yu) 智能化以及新材料、新工藝不斷融合、交互發展，給傳(chuan) 統製造技術帶來了顛覆性的創新。3D打印技術無論是在基礎研究、關(guan) 鍵技術還是產(chan) 業(ye) 發展方麵都取得了飛速發展。在基礎研究方麵，新工藝、新原理、新材料和新應用不斷湧現。在製造方麵，呈現出從(cong) 工業(ye) 品向消費品發展、從(cong) 小型產(chan) 品向大型產(chan) 品發展的勢頭。國際知名企業(ye) 波音公司采用3D打印技術製造飛機部分零件，米其林公司利用3D打印技術進行輪胎生產(chan) ，美國“太空製造”公司還成功在太空環境下完成了大型物體(ti) 的3D打印。2020年5月下旬，一家新西蘭(lan) 公司“火箭實驗室”在新西蘭(lan) 東(dong) 海岸發射全球首枚3D打印電池動力的“電子號”火箭。這枚火箭製造成本低、發射周期短，被業(ye) 界評價(jia) 為(wei) 人類火箭技術發展史上的一大進步。
3D打印迅速發展，開辟出神奇的世界，這項技術也一直被視為(wei) 一項關(guan) 鍵性的技術。在德國，有78%的企業(ye) 認為(wei) 3D打印將對商業(ye) 模式和價(jia) 值鏈產(chan) 生深遠的影響，一項最新統計顯示，每三家德國企業(ye) 中就有一家使用3D打印技術。新華社法蘭(lan) 克福分社記者沈忠浩向記者介紹，最近，在德國北部的一座城市，一家建築公司使用3D打印技術建造了一座居民樓，有評論認為(wei) ，3D建築打印機從(cong) 根本上改變了建築方式和住宅建設的過程。去年以來，在新冠肺炎疫情的背景下，德國一些製造企業(ye) 利用3D打印設備實現了快速的生產(chan) 切換，開始生產(chan) 市場上較為(wei) 緊缺的醫療防護用品，德國大眾(zhong) 汽車公司利用生產(chan) 塑料零部件和樣車的3D打印機，生產(chan) 呼吸機的零配件和其他醫療用品配件。巨大的市場空間，讓越來越多的企業(ye) 湧入了3D打印的行列，個(ge) 性化定製的商業(ye) 模式也讓世界各大先進製造企業(ye) 紛紛引入3D打印，這不僅(jin) 意味著生產(chan) 的產(chan) 品將以“1”為(wei) 單位，也意味著整個(ge) 製造業(ye) 的生態係統將發生改變。
“我國3D打印近年來快速發展，雖與(yu) 美國、德國同處第一集團，但還存在原創性技術不夠，特別是高端產(chan) 品跟國外還有距離。”清華大學工程機械係教授林峰說。羅偉(wei) 也表示讚同，他認為(wei) 正是原創性不高才導致商業(ye) 化的程度和前端應用不算太多，打印設備的精度、穩定性和速度方麵跟國外還是有一定的差距。宮濤則認為(wei) ，3D打印目前麵臨(lin) 著成本高、打印慢的一些困難，許多企業(ye) 不樂(le) 於(yu) 接受，反觀德國，70%以上的企業(ye) 積極參與(yu) 技術開發，我們(men) 更應該積極推動，樹立新的理念，擁抱這項新的技術。
骨科手術實現“私人訂製”
3D打印技術應用，山西的探索走在全國前列。
2019年，山西醫科大學第二醫院骨科完成我省首例個(ge) 性化設計3D打印腫瘤假體(ti) 植入重建手術，這標誌著我省骨科領域個(ge) 性化3D打印假體(ti) 技術時代的到來。這位病人小腿有個(ge) 骨腫瘤需要切除，如果要同種的異體(ti) 骨代替，愈合可能會(hui) 存在問題，正是有了3D打印技術，醫生按照他對側(ce) 自體(ti) 骨頭形狀打印出假體(ti) ，非常匹配地把它放進去。山醫大二院通過3D打印出國內(nei) 首款同患者自體(ti) 骨組織，解剖結構一致的鈦合金植入假體(ti) ，打印所用的“墨水”，源於(yu) 患者體(ti) 內(nei) 提取的自體(ti) 骨組織，它能夠固定細胞的位置，最終重組為(wei) 功能器官。打印“原料”來自患者自身，不用擔心排異反應的發生。“3D打印技術對培養(yang) 醫工結合的全能型人才有著非常大的幫助。”山醫大二院骨科病區主任呂智說。
3D打印在文物保護、醫學領域嶄露頭角。下一步山西的3D打印重點開發和應用方向該從(cong) 哪裏發力？林峰教授建議，山西在醫用3D打印技術的應用上取得一定進展。山西在煤炭產(chan) 業(ye) 和重工產(chan) 業(ye) 、機械製造產(chan) 業(ye) 有著很強的優(you) 勢，這些領域都能和3D打印有更好接觸、更好銜接，特別是給傳(chuan) 統鑄造產(chan) 業(ye) 發展提供了很多先進技術和更好發展的渠道，能帶動傳(chuan) 統產(chan) 業(ye) 技術升級發展。3D打印技術是材料、設備、打印、服務一條龍生產(chan) 線，如果能結合當地資源特點和產(chan) 業(ye) 特點，就能發揮出3D打印的技術優(you) 勢，挖掘出更大的產(chan) 業(ye) 優(you) 勢，一定能從(cong) 中找到發展機會(hui) 。
給3D打印加點“料”
3D打印技術在製造業(ye) 的普及程度，關(guan) 鍵還是取決(jue) 於(yu) 新興(xing) 材料的發展，3D打印材料也是3D打印技術創新的核心要素。
光敏樹脂，在醫療模具、珠寶首飾領域廣泛應用。它的金屬粉末應用到航空航天、汽車特殊工裝和醫療植入，製成的線材可用於(yu) 文物複原、雕塑和文藝創作。很長一段時間3D打印材料全部依賴進口，是3D打印領域發展的“卡脖子”技術難題，如今，我國自主生產(chan) 的3D打印材料正在取代甚至是超越進口產(chan) 品。山西增材製造研究院實驗室副主任朱嶽說：“進口光敏樹脂每公斤價(jia) 格高達3000元，現在我們(men) 自主研發的光敏樹脂打印精度、力學性能各方麵都非常優(you) 秀，但是價(jia) 格隻有原來的十分之一。”
在3D打印領域，有一個(ge) 形象比喻，3D打印出來的產(chan) 品，就像是一道色香味俱全的菜肴，用於(yu) 3D打印的樹脂、金屬、陶瓷等材料，就像是食材，而幫助材料改變性能的改性助劑，則像是鹽和味精等調味料，每一種，都不可或缺。而“食材”和“調味料”，就是山西增材製造研究院的著力點。山西增材製造研究院李訓剛說：“我們(men) 使用的3D打印機材料是由傳(chuan) 統的高分子材料加工而成，這種線材可以根據3D打印的需求做不同的個(ge) 性化的定製。我們(men) 將主攻3D打印改性助劑和材料，給3D打印加點‘料’，研發出係列高性能的3D打印材料，並進行產(chan) 業(ye) 化。”
作為(wei) 3D打印產(chan) 業(ye) 上遊的材料，它的豐(feng) 富性支撐著整個(ge) 中遊和下遊的發展，如何讓材料和設備能夠精準地匹配？宮濤認為(wei) ，這是3D打印行業(ye) 發展非常重要的環節，目前打印材料、打印設備局限性還很大，有許多好材料無法用現有的打印機來打印。下一步，一定是要根據材料的基因、材料特點，設計出加工工藝和控製點，與(yu) 設備、質控廠家共同合作，形成新的更加高端的打印機，才是今後發展的方向。