国内第一台3D打印车明年上路,下一步研发“3D打印生物体”

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  3D打印,又称“增材制造”,被认为是继人类历史上蒸汽机、电脑、互联网后又一次伟大的发明。作为一项基础制造技术,3D打印的价值必须要体现在产业的应用上。在近日由工业和信息化部主办的2018中国增材制造大会暨展览会上,投资界看到,3D打印正在给航空航天、军工、汽车、医疗、教育文创等行业带来颠覆性的影响。

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  “这是我们刚从意大利运过来展示的3D打印新能源汽车,除了电池、电机和电控之外,汽车的内外饰都是由3D打印制成的。” 汽车制造商XEV创始人路迪表示。一辆纯白色的小型电动汽车陈列在展馆内,据悉,这是国内第一台3D打印车,在技术进一步完善和政策审批通过之后,明年可能出现在山东省部分城市的道路之上。

  “每年要做200多万例的人工关节置换手术,普通的制造生产技术根本无法针对每一位病人提供精准的个性化关节替换品,而3D打印可以做到。” 中国工程院院士、上海交通大学医学3D打印创新研究中心主任戴尅戎表示。3D打印骨架、3D打印肝脏组织等等都已经不是新鲜事,3D打印各种生物组织乃至内脏也不再遥远。

  牙齿、汽车、航天器,“3D打印”没有不可能

  3D打印技术为中国智能制造的发展弥补了一个大大的短板,就是产品开发能力的严重不足。近年来,增材制造已经成为重塑全球制造和消费模式的重要技术。统计显示,2017年全球增材制造产值已经达到73亿美元,近五年来的年均复合增长率高达26.34%。

  工业和信息化部政策法规司副司长范斌表示,中国政府高度重视增材制造产业的发展,将其作为制造业转型升级的重要方向。

  为更好的推动我国增材制造产业的发展2017年12月,工业和信息化部等12部委联合印发了《增材制造产业发展行动计划2017—2020》,提出要聚焦四大重点领域,实施五大重点任务,采取六项保障措施,实现五大发展目标,最终实现到2020年增材制造产业年销售收入超过200亿元,年均增速在30%以上的产业发展目标。

  增材制造发展至今,已从概念阶段向应用阶段转变,不再是单纯打印模型和样件,更多表现在直接制造功能性产品。有中国3D打印“教父”之称中国工程院院士卢秉恒看到近几年增材制造创新技术不断涌现,并且应用前景非常广。

  “像汽车、飞机和航天结构,一方面需要减轻重量,一方面又需要高的强度或高的刚度,所以复合材料的优势非常大。尤其是对于汽车车身,短纤维复合材料尤其适合用来进行模具制造,有效满足汽车大批量生产需要。”卢秉恒表示。

  事实上,国内第一台3D打印车已经问世。在展会现场,3D打印玩具、服装、牙齿模具、航天器材随处可见,最引人注意的是一台纯白色的全球首款量产3D打印电动车,该车是电动车生产商XEV联合3D打印材料公司Polymaker制造。

  该项目也参与了同期举行的2018中国增材制造创新创业大赛,并最终杀入决赛。项目路演中,该公司项目负责人介绍称,这款名为LSEV的3D打印车是按照欧洲标准进行设计和开发的一款低速电动汽车,车身重量(不含电池)低于450公斤,除了真皮方向盘、真皮座椅、橡胶轮胎以及车窗等玻璃材料之外,几乎全车都应用到了3D打印技术。

  借助3D打印技术,该车的生产研发周期仅为12个月,与传统的电动车企动辄30到36个月的新品研发时间相比,整整缩短了2年。在车型的改造升级方面,XEV可以通过平台进行个性化定制,4个月即可实现产品的改换代,而传统车企则需要18到24个月。

  3D打印车技术的应用模式也得到了在场投资人的认可,但也有投资人对该车的推广落地提出了疑问。一位投资人表示:“你们对产品的的目标定位是年轻消费人群,但是从目前车型的设计和市场推广来看,和这一定位并不十分匹配。”从现场展览的概念来看,车身的制造工艺和外观质量的确还有待进一步提升。

  山东是电动新能源汽车的消费大省,据悉,该款3D打印新能源车已经和山东某企业签署了数千辆的订单,明年可能将推向市场。

  从3D走向4D,从4D走向5D,5D就是打印生物体

  3D打印给产业发展带来的想象力远不止于此,赋予物体以生命,是生物3D打印技术正在攻克的一大难题。

  在上述大赛中,经过半决赛和决赛的激烈比拼,一个3D打印医药行业项目从22个参赛项目团队中脱颖而出,它就是陕西聚高增材智造科技发展有限公司带来的“聚醚醚酮(PEEK)低成本骨科植入物互联3D打印技术”项目团队。

  该项目的技术优势在于,克服了传统机械加工制造PEEK零件存在的材料利用率低、成本高、难以直接成形复杂结构等问题,其团队研发了一种以控性冷沉积为核心技术的PEEK材料3D打印方法,实现了高性能PEEK零件低成本、高精度的控形控性制造。

  2017年4月,陕西聚高与第四军医大学唐都医院合作完成了世界首例3D打印PEEK肋骨假体的临床实验之后,同年5月、7月他们又相继完成了第二例以及第三例。

  就在不久前,该公司利用这一技术为南京市红山森林动物园的丹顶鹤“君君”成功定制3D打印PEEK“假喙”。目前,接受完手术的“君君”与新喙适应良好,已恢复正常进食。

  经过对比,PEEK假喙重5.9g,仅为钛合金假喙重量的1/4!不仅如此,3D打印PEEK假喙颜色及质地都与“君君”的鸟喙非常接近,且耐磨性能优异,使用寿命预计30年,完全满足“君君”的日常活动需求。

  凭借全球领先的技术势力以及低成本、高效服务的优势,这一项目的市场占有潜力得到在场评审投资人的高度认可。

  国投创新投资总监陈光表示,当前不论是初创企业还是成熟企业,或是项目团队,都面临资本、市场推广、需求结合、受众定位等问题,需要深入细分领域和行业用户中了解需求痛点和用户使用体验,为更多场景创造切实可行的解决方案,降低用户使用成本和负担,结合生产实际提高效率。

  对于生物3D打印而言,除了经济发展意义,它将要改变再生医学面对的供体不足困境,乃至可能是人类作为生命体的存在方式。“缺乏脏器和组织的死结有可能因为3D打印与工程组织的结合而得到有效解决,这是我们的未来。” 戴尅戎告诉投资界。

  从当下生物3D技术的发展趋势来看,目前只是一个开始,不久的将来会实现从3D到5D的跨越。所谓5D,即在原来的三维空间的变量基础上,增加了时间的衍变以及细胞的繁殖和新组织形成等新的变量。

  戴尅戎做了进一步解释:“在完成形状打印之后,随着时间的改变,制品的形状会随着环境温度条件的变化而变化,这是一个D;在添加人体细胞之后,细胞不断繁殖生长,转化为新的组织,乃至新的器官,这是另一个D。”

  清华大学生物制造中心团队在打印细胞领域研究了十几年,2009年时他们制定了一个规划,在2到3年时间里,实现假肢、支架、细胞打印,之后5年3D打印会应用到药理模型,再过10年会出现功能组织打印,再过15年则会出现器官打印。

  清华大学生物制造中心主任孙伟预测称,3D打印构建个性化组织工程制品及细胞复杂组织结构具有广阔的市场前景,到2020年,这一市场容量将达到60亿美元。

 

 

 

 

 

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