3D打印技术与材料学的进步及挑战解析
- 来源：化工仪器网
- 2021/3/1 11:59:59
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3D打印是近年来颇具话题性的一项技术，它的出现不但为产品的生产提供了更多的可能，更一定程度上影响了产品设计时的思路。与此同时，与3D打印有着密切联系的设备3D打印机也逐渐出现在人们的视野里，你不但可以在各式各样的科研类展览中看到相关的生产企业展出不同类型的3D打印机，甚至可以在购物网站上委托商家根据自己提供的设计图3D打印出自己需要的产品。
不过，如果你尝试着购买此类服务，又会发现，在我们能够接受的价格范围内，我们可以打印到的产品多会存在毛边，或者明显的材料分层情况，尽管日常使用上可以通过打磨来优化成品，但是其精度上无法满足精密产品的使用标准。
那么是不是说3D打印就无法制造出精密的产品呢？自然也不是。事实上，近年来3D打印在精密产品生产上被寄予厚望。一方面，在医疗及生物科学领域，多次实验证明了3D打印有可能生产出能用于医疗移植的器官或者用于皮肤修复的组织结构；另一方面，在工业生产领域，采用3D打印生产的诸多器件已经被采用到仪器设备上，并且能确保设备的稳定运行。
因此，归根结底，3D打印出来的产品好坏其实是有两个因素决定的——3D打印仪以及3D打印耗材。一般来说，3D打印仪的品质直接决定了打印出来的产品的精度，而耗材则是一定程度上决定了成品的物化性质及适用性好坏。
那么好的3D打印技术精度能有多高呢？尽管我无法给出一个答案说明其上限，但是至少从目前看，3D打印技术在高铁列车上打印关键部件，还是很有可能的。日前，一项关于3D打印和金属加工的技术被发表在《材料加工技术》杂志上——“铸锻铣一体化金属3D打印”技术。据了解，通过“铸锻铣一体化金属3D打印”技术打印的金属部件具有高强韧等优势，而研究出该技术的张海鸥团队，也已基于该技术成功打印出时速600公里及以上磁浮列车悬浮架关键支撑部件。
事实上，在许多时候，限制3D打印发挥的，是3D打印的耗材。从某种程度上来说，耗材的自由度给3D打印提供了各式各样的成品可能，但是，并不是所有的原材料都能满足3D打印的需求。不过，为了更好地提升3D打印技术的发展，社会对于3D打印材料的发展也有很大的助力。与此同时，3D打印材料也顺势与许多重要项目有所联系。例如在《“十四五”国家重点研发计划“氢能技术”等18个重点专项2021年度项目申报指南征求意见》中，“先进结构与复合材料”、“功能与智能材料”两个重点专项中就有9项与3D打印材料或技术有关，其中涉及钛铝合金粉末、碳化硅等近年来热门的材料。
综合来说，目前3D打印面临的问题主要是让精密打印成本降低以及让材料选择更加丰富，而如果更进一步考虑的话，可能还涉及到打印仪器技术的升级以及新材料的研发等等。当然我也大胆的猜测，或许在未来的某一天，我们可以通过3D打印来生产一台符合实验室使用标准的精密仪器，毕竟这项技术发展的真的太快了。
(原标题：材料学与3D打印技术 技术的进步与挑战)
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