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【中國智能制造網(wǎng) 本站原創(chuàng)】如今，3D打印技術已經(jīng)在建筑、醫(yī)療等領域發(fā)揮著巨大的作用，隨著技術的不斷成熟，4D打印的研發(fā)速度也日益加快，未來會給各個行業(yè)帶來許多改變。
當今時代，機器人、無人機、3D打印等技術不斷成熟，并逐步融入企業(yè)的生產(chǎn)制造和人們的日常生活中。這些技術的運用，在信息化時代為各個行業(yè)的發(fā)展注入動力的同時，也使得多個行業(yè)必須面對新一輪的產(chǎn)業(yè)革命和技術變革。
3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼
作為前沿技術之一，3D打印自從興起之時就廣受關注。采用3D打印技術，可以直接將虛擬的數(shù)字化實體模型轉變?yōu)楫a(chǎn)品，并在產(chǎn)品生產(chǎn)制造的過程中極大地簡化生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)流程。
同時，3D打印技術在一定能程度上顛覆了傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造模式，大幅的降低了設計研發(fā)成本，縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，并為結構復雜的零部件生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。因此，世界各國都加緊了對3D打印技術的研究，這使得3D打印產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出日益火爆的發(fā)展格局。
放眼，目前3D打印產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐步形成了以美、歐等發(fā)達國家和地區(qū)為主導，亞洲國家和地區(qū)后起追趕并積極研發(fā)新技術的態(tài)勢。從總體來看，3D打印的市場規(guī)模逐年增加，在2010-2016年期間，3D打印市場的年均復合增長率為超過20%，可謂是增長迅速。
作為發(fā)展中大國，我國也高度重視對新興技術的研發(fā)。自從20世紀80年代末起，我國開始啟動關于3D打印技術的研究。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國3D打印產(chǎn)業(yè)化步伐明顯加快。尤其是近兩年，我國3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度飛快。至2016年，我國3D打印的產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)達到了11.87億美元(約80億元人民幣)，復合增長率為49%。
材料成影響打印效果的關鍵因素
在3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模日漸擴大、應用程度不斷深化之時，各界人士對3D打印技術的認可程度也在不斷提升，采用3D打印來生產(chǎn)產(chǎn)品日益成為一種新的趨勢。那么，在影響3D打印產(chǎn)品質量的多種因素當中，哪些因素較為重要呢？
經(jīng)過不斷的探索和鉆研，研究人員逐漸認識到：在打印方式、打印材料、打印流程等影響3D打印產(chǎn)品質量的多重因素中，材料對3D打印產(chǎn)品效果的呈現(xiàn)起到至關重要的作用。因而，選取合適的材料成為很多研發(fā)設計人員努力提升3D打印效果的突破口。
一般來說，在3D的流程中，往往會經(jīng)過設計研發(fā)、材料選取、打印樣品、批量生產(chǎn)等多個環(huán)節(jié)和程序。針對不同的產(chǎn)品，3D打印選擇的材料也不一樣。目前，市場上被廣泛采用的3D打印材料主要包括聚合物材料、金屬類材料、粉末類材料、陶瓷材料以及復合材料等，每種材料因為性能不同而被用于生產(chǎn)制造不同的產(chǎn)品。
例如，陶瓷材料。通常來說，硅酸鋁陶瓷粉末能夠用于3D打印陶瓷產(chǎn)品。企業(yè)采用陶瓷材料是看重了陶瓷材料所具有的不透水、耐熱、可回收、無毒等多種優(yōu)勢，因此，陶瓷可用作為餐具、瓷磚、花瓶、藝術品等家居裝飾材料。
雖然3D打印陶瓷材料具有多種優(yōu)勢，但其強度不高等缺陷也較為明顯。如何利用材料進行打印、降低材料對3D打印效果的限制，也成為了業(yè)界人士積極思考和鉆研的問題，并督促著科研人員不斷加快研發(fā)新技術的速度。
4D打印研發(fā)取得新進展
隨著技術的不斷成熟，利用3D打印技術生產(chǎn)產(chǎn)品已經(jīng)成為了未來打印行業(yè)實現(xiàn)快速發(fā)展的重要途徑。與此同時，世界各國也加緊了對于4D技術的研發(fā)，一些國家和地區(qū)已經(jīng)在4D打印方面已經(jīng)取得了一些新成果。
近日，據(jù)媒體報道，香港城市大學的研究團隊已經(jīng)在4D打印技術方面取得了新的突破。針對陶瓷熔點較高、現(xiàn)有的3D印刷陶瓷前體通常很難變形、制造復雜形狀的陶瓷困難重重的狀況，該團隊開發(fā)出了一種新型的“陶瓷墨水”材料。
據(jù)悉，該新型材料是聚合物和陶瓷納米粒子的混合物，采用這種新型陶瓷墨水打印出來的3D陶瓷前體非常柔軟，可以實現(xiàn)拉伸到初始長度3倍的良好效果。同時，運用適當?shù)臒崽幚砉に?，這些柔韌且可拉伸的陶瓷前體就可用于制造具有復雜形狀的陶瓷，這對于打印具有多種形狀的產(chǎn)品是大有助益的。
據(jù)業(yè)內人士分析，陶瓷4D打印系統(tǒng)為擁有復雜形狀且質地堅固的陶瓷產(chǎn)品未來實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)提供了條件。雖然說目前的4D打印技術還處在研發(fā)階段，采用4D打印技術來生產(chǎn)制造產(chǎn)品還沒有普及開來，但是在多方共同努力之下，未來的4D打印技術可以在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)、航空航空產(chǎn)品的制造方面發(fā)揮出巨大的作用，并成為我國相關行業(yè)實現(xiàn)發(fā)展的新引擎。
處于信息化時代、為在化競爭中獲取更大的優(yōu)勢，世界各國在前沿技術方面的競爭將會日益激烈。隨著3D打印技術與實體經(jīng)濟的結合程度日益加深、4D打印技術的研發(fā)不斷提速，相關行業(yè)將迎來快速變革時期，在重重考驗中逐步發(fā)展壯大起來！
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