3D打印技術(shù)能否引領(lǐng)不銹鋼制造？

何為3D打印？

3D打印，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。

3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

3D打印技術(shù)始于20世紀90年代，本質(zhì)上來說，它的打印原理同日常生活中使用的打印機沒什么兩樣，只是將油墨換成了液態(tài)塑料或粉末金屬。

3D打印的應(yīng)用

航天科技：2014年9月底，NASA預(yù)計將完成首臺成像望遠鏡，所有元件基本全部通過3D打印技術(shù)制造。NASA也因此成為首家嘗試使用3D打印技術(shù)制造整臺儀器的單位。

這款太空望遠鏡功能齊全，其50.8毫米的攝像頭使其能夠放進立方體衛(wèi)星（CubeSat，一款微型衛(wèi)星）當(dāng)中。據(jù)了解，這款太空望遠鏡的外管、外擋板及光學(xué)鏡架全部作為單獨的結(jié)構(gòu)直接打印而成，只有鏡面和鏡頭尚未實現(xiàn)。該儀器將于2015年開展震動和熱真空測試。

2014年8月31日，美國宇航局的工程師們剛剛完成了3D打印火箭噴射器的測試，本項研究在于提高火箭發(fā)動機某個組件的性能，由于噴射器內(nèi)液態(tài)氧和氣態(tài)氫一起混合反應(yīng)，這里的燃燒溫度可達到6000華氏度，大約為3315攝氏度，可產(chǎn)生2萬磅的推力，約為9噸左右，驗證了3D打印技術(shù)在火箭發(fā)動機制造上的可行性。

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：2014年8月28日，46歲的周至農(nóng)民胡師傅在自家蓋房子時，從3層樓墜落后砸到一堆木頭上，左腦蓋被撞碎，在當(dāng)?shù)蒯t(yī)院手術(shù)后，胡師傅雖然性命無損，但左腦蓋凹陷，在別人眼里成了個“半頭人”。

除了面容異于常人，事故還傷了胡師傅的視力和語言功能。醫(yī)生為幫其恢復(fù)形象，采用3D打印技術(shù)輔助設(shè)計缺損顱骨外形，設(shè)計了鈦金屬網(wǎng)重建缺損顱眶骨，制作出缺損的左“腦蓋”，最終實現(xiàn)左右對稱。

2014年8月，北京大學(xué)研究團隊成功地為一名12歲男孩植入了3D打印脊椎，這屬全球首例。據(jù)了解，這位小男孩的脊椎在一次足球受傷之后長出了一顆惡性腫瘤，醫(yī)生不得不選擇移除掉腫瘤所在的脊椎。不過，這次的手術(shù)比較特殊的是，醫(yī)生并未采用傳統(tǒng)的脊椎移植手術(shù)，而是嘗試先進的3D打印技術(shù)。

房屋建筑：2014年8月，10幢3D打印建筑在上海張江高新青浦園區(qū)內(nèi)交付使用，作為當(dāng)?shù)貏舆w工程的辦公用房。這些“打印”的建筑墻體是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”，按照電腦設(shè)計的圖紙和方案，經(jīng)一臺大型3D打印機層層疊加噴繪而成，10幢小屋的建筑過程僅花費24小時。

汽車行業(yè)：用3D打印技術(shù)打印一輛斯特拉提轎車并完成組裝需時44小時。整個車身上靠3D打印出的部件總數(shù)為40個，相較傳統(tǒng)汽車20000多個零件來說可謂十分簡潔。充滿曲線的車身由先由黑色塑料制造，再層層包裹碳纖維以增加強度，這一制造設(shè)計尚屬首創(chuàng)。汽車由電池提供動力，最高時速約64公里，車內(nèi)電池可供行駛190至240公里。

服裝服飾：許多女人深知，遇到一件很合身的衣服是很不容易的事，用3D打印機制作的衣服，可謂是解決女人們挑選服裝時遇到困境的萬能鑰匙。一個設(shè)計工作室已經(jīng)成功使用3D打印技術(shù)制作出服裝，使用此技術(shù)制作出的服裝不但外觀新穎，而且舒適合體。

3D打印技術(shù)能否引領(lǐng)不銹鋼制造？

隨著3D打印金屬部件技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)，增材制造將逐步替代切割制造。我國自主研發(fā)的3D打印金屬部件技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于制造航天部件和國產(chǎn)大飛機部件。

我們不妨設(shè)想一下，我們只需要將不銹鋼粉末放進事先設(shè)計好的3D打印機中，然后利用數(shù)學(xué)建模將需要制造的無縫鋼管的管徑、厚度、長度確定編制相應(yīng)的程序。就可打印一根無縫鋼管，不論從制造時間還是節(jié)約設(shè)備、人力成本上來說都具有無法比擬的優(yōu)勢。

如果這一技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)，那么有一天，是否我們只需要將鐵礦石等原材料粉碎，放在3D打印機中，就可制造出相應(yīng)的鋼材來，屆時，這些污染性極高的高爐煉鋼就可被人類淘汰出局。