3D打印技術(shù)的重大突破之“多元材料的任意分布同時打印”技術(shù)

2013年12月17日，獲悉由獨(dú)立研究員李暢教授領(lǐng)導(dǎo)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)六年時間在經(jīng)歷了千百次實(shí)驗(yàn)失敗后終于在3D打印技術(shù)上取得了重大突破，一舉研發(fā)出被世界3D打印界稱為3D打印終極核心技術(shù)的“多元材料的任意分布同時打印”技術(shù)，從而開啟了人類控制物體內(nèi)部構(gòu)成的時代。
     3D打印是上世紀(jì)80年代提出的一種立體制造的先進(jìn)技術(shù)－逐層增材制造。但是到目前為止，3D打印只能實(shí)現(xiàn)對物體表面形狀的控制，而不能實(shí)現(xiàn)對物體內(nèi)部構(gòu)成的控制。而對物體內(nèi)部構(gòu)成的控制遠(yuǎn)比物體表面形狀的控制重要得多。因此，如果3D打印技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)對物體內(nèi)部構(gòu)成的控制，其意義最多也是對傳統(tǒng)制造技術(shù)的一種補(bǔ)充，絕不可能帶來制造業(yè)的革命。
    控制物體內(nèi)部構(gòu)成的途徑早有定論，就是被稱為3d打印終極核心技術(shù)的“多元材料的任意分布同時打印”技術(shù)。令人遺憾的是，盡管很多人加入到了“多元材料的任意分布同時打印”的研發(fā)行列，但幾乎沒有任何進(jìn)展。
     正當(dāng)人們對 “多元材料的任意分布同時打印”技術(shù)的研發(fā)前景甚至對3D打印的發(fā)展前景投去懷疑的目光時，李暢教授領(lǐng)導(dǎo)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在這方面取得了重大突破，獨(dú)立開發(fā)出了“多元材料的任意分布同時打印”技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)標(biāo)志著人類已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對物體內(nèi)部構(gòu)成的控制。
     李教授介紹說，自3D打印出現(xiàn)以來，逐層（逐點(diǎn)）加工被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)3D打印的唯一可行的途徑，因此，所有的3D打印技術(shù)都毫無例外地采用了這個途徑。但是這種方法存在致命缺點(diǎn)，就是打印速度和打印精度互相被綁架，出現(xiàn)了被稱為“3D打印悖論”的現(xiàn)象,若提高精度必然導(dǎo)致速度的降低；反之，若提高速度必然導(dǎo)致精度的下降,這意味著3D打印繼續(xù)走逐層（逐點(diǎn)）加工之路是一條死胡同。而我們另辟蹊徑，拋棄已有3D打印技術(shù)的逐層（逐點(diǎn)）加工的固有思路，創(chuàng)立了一種多種材料的整體控制技術(shù)，來解決“多元材料的任意分布同時打印”問題。
    李教授介紹說，“多元材料的任意分布同時打印”技術(shù)成果還同時解決了原有3D打印技術(shù)固有的，被認(rèn)為幾乎不可能解決的幾個重大缺陷，如：
    打印精度和打印速度的瓶頸問題
  “多元材料的任意分布同時打印”技術(shù)的打印精度可達(dá)到0.001mm，而且在此精度的條件下，無論單層切片面積多大，其加工時間不超過一分鐘，這個打印速度與原有的3D打印速度相比是天壤之別。
    打印材料問題
    目前所有3D打印設(shè)備對打印材料的要求是非常嚴(yán)格的，它甚至是3D打印不能迅速普及以及不能規(guī)�；�生產(chǎn)的主要障礙。而“多元材料的任意分布同時打印”技術(shù)對材料幾乎沒有任何特殊要求，只要是粒度相差不大的粉體即可，這就完全解決了3d打印的材料問題。
    批量化生產(chǎn)問題
    既然“多元材料的任意分布同時打印”在打印材料和打印速度問題上得到完全解決，批量化生產(chǎn)問題自然迎刃而解了，甚至可以說，像集成電路這樣的微加工領(lǐng)域里的大批量規(guī)模生產(chǎn)，其加工成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)加工方式。
    彩色打印問題
    現(xiàn)有所謂的彩色3D打印是通過粘接劑（不是打印材料本身）的顏色來實(shí)現(xiàn)的，因此它不是嚴(yán)格意義上的彩色3D打印，而“多元材料的任意分布同時打印”技術(shù)是通過直接控制材料本身的顏色的方法進(jìn)行打印，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的彩色3D打印。
    由此我們看出，李暢教授領(lǐng)導(dǎo)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)的研發(fā)成果不僅解決了“多元材料任意分布同時打印”這個3D打印終極核心技術(shù)，而且解決了3D打印的打印速度、打印精度、打印材料、批量生產(chǎn)、彩色打印等一系列問題，從而實(shí)現(xiàn)了3D打印技術(shù)的革命性突破。
    李教授介紹說，“多元材料的任意分布同時打印”技術(shù)即將在制造業(yè)掀起3D風(fēng)暴，首當(dāng)其沖的是材料行業(yè)，如多材料復(fù)合、新材料合成，甚至?xí)�出現(xiàn)彩色金屬、彩色陶瓷等以前聞所未聞的新材料。需要指出的是，“多元材料的任意分布同時打印”技術(shù)引發(fā)的，以表面裝飾與實(shí)體材料的完全統(tǒng)一為標(biāo)志的裝飾材料革命已經(jīng)開始，如人造大理石、人造裝飾板等行業(yè)。以陶瓷為例，原有陶瓷采用的是表面裝飾，其紋理或圖案是表面上的一種“假面具”，如噴繪瓷磚，陶瓷畫。若利用“多元材料的任意分布同時打印”技術(shù)可以生產(chǎn)這樣的陶瓷，它具有我們可以設(shè)計(jì)的任意彩色紋理或圖像，而這個紋理和圖像不僅僅是表面的紋理或圖像，而是貫穿于陶瓷整體的“真影像”。因此，帶有“假面具”的陶瓷產(chǎn)品被帶有“真影像”的3D陶瓷替代是必然的趨勢�？梢哉f噴繪瓷磚，陶瓷畫等傳統(tǒng)陶瓷被3D瓷磚，3D陶瓷畫取代已經(jīng)指日可待了。
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彩色瓷磚樣品
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彩色瓷磚樣品側(cè)面
    毋庸置疑，這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)表明中國在3D打印技術(shù)方面已經(jīng)走在了世界的最前面，處在絕對領(lǐng)先地位，它將使中國在制造業(yè)革命中脫穎而出，傲視群雄。
    據(jù)悉，這項(xiàng)研究成果已經(jīng)在中國申報(bào)了發(fā)明專利并已被受理。目前已經(jīng)有國際跨國公司提出合作要求，但是李教授表示希望這項(xiàng)研究成果首先在國內(nèi)實(shí)施。
    我們期待李教授的這項(xiàng)技術(shù)成果能夠在中國大地上開花結(jié)果，為實(shí)現(xiàn)“中國夢”做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
    世界著名3D打印權(quán)威胡迪·利普森在他的新著“3D打印：從想象到現(xiàn)實(shí)”中是這樣描述3D打印技術(shù)的現(xiàn)狀，“人類史無前例地實(shí)現(xiàn)了對物體形狀的掌握”這只是第一階段目標(biāo)，而第二階段—控制物體的構(gòu)成，“即不僅僅是塑造外部幾何形態(tài)，而是以前所未有的逼真度塑造出新的超材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)則剛剛啟幕”。李暢教授團(tuán)隊(duì)超前的實(shí)現(xiàn)了第二階段的目標(biāo)。這項(xiàng)研發(fā)成果對第三次工業(yè)革命帶來的影響是不可估量的。

后來一月在威海研制出第一臺樣機(jī)，說是幾個月內(nèi)量產(chǎn)，但到現(xiàn)在都沒消息，未免太低調(diào)了。