導讀：
3D打印過去聽起來很高端，現在感覺也就那樣。因為裝置在市場上就以買到，買回家之後，隨隨便便就可以打印。
小到打印一個手辦，大到可以打印一把手槍。
其實不然3D打印技術是實實在在的高端技術，比如使用鈦合金作為原料進行3D打印，全世界掌握這項技術的就兩個國家。
其一美國，在這項技術上研究了三十多年的時間，在相當長的一段時間裏，處於一家獨大的局面，其他國家根本就不會。
其二中國，中國是在2009年擁有了這項技術，而且一出生就比美國的高級。
比如，用3D打印飛機的鈦合金主風擋整體窗框，中國一出手五十五天，就可以完成了。
這還不是最關鍵的，最關鍵的是成本，使用3D印表機技術打印，成本只有傳統工藝開模具成本的十分之一。
（註：傳統工藝指的是鍛造。）
那麽今天就來說3D打印那些事
3D打印的歷史
很多人以為3D打印是出現在本世紀的，其實不然，早在上個世紀八十年代的時候，3D打印就已經出現了。
當時提出的概念是， 利用數位模型將一個物體一層一層的打印出來，目的是按照原型進行快速制造。
所以3D打印出現的時候，不叫3D打印而是叫快速成型技術。
這個技術理論是在八十年代完成的，首台可以進行商業化的3D印表機（這個時候還叫印刷機），在1986年就已經被美國一位叫察爾斯.哈爾的科學家給發明出來了。
在這裏有一個小知識必須說明一下。
其實從3D打印的專利申請時間上來說，法國的一位科學家可要比美國的這位察爾斯.哈爾，至少要早三個星期的時間。
那麽為什麽察爾斯.哈爾就被認為是3D打印技術的發明人呢？
原因是法國的這位科學家在發明出3D打印技術之後，就被該技術放在了箱子裏鎖了起來，並沒有把這項技術做成產品。
他不認為這東西有什麽價值，以為就是一件非常新奇的東西，沒有看到3D打印技術轉化為產品的潛在市場。
所以就出現了發明出來之後，就丟在一邊的現象。
而察爾斯.哈爾在發明出該項技術之後，就開始將3D打印進行商業化，試圖做出成品來。
再加上當時美國的專利商標局，對於各種專利都是非常重視的，哪怕現在看起來沒什麽用的專利。
所以察爾斯.哈爾就被美國專利商標局列入發明家名人堂，這就更進一步夯實了察爾斯.哈爾3D印表機發明人的身份。
後來證明3D打印技術不僅僅是一座金礦，而是一份可以掛在歷史上的榮譽，因為3D打印技術可以說是下一次工業革命的一個 小標誌 。
從這件事上，也得出一個結論， 任何科研成果從實驗室中誕生出來並不是結束，而是開始，沒有進入到工業化制作階段，一點意義都沒有 。
3D打印技術的發展
在整個八十年代3D打印技術並沒有太耀眼的事跡，進入到九十年代和本世紀初期，這才得到了全面的發展。
在1993年，麻省理工學院獲得 3D印表機專利 ，然後是1995年美國一家公司從麻省理工學院獲得該項技術唯一授權專利，開始開發3D打印技術。
3D打印技術這才被快速的推動起來。
直到2005年的時候，世界首台高畫質晰彩色3D印表機才從該公司走向了市場。
從個時間點開始，很多科研人員開始嘗試，用3D印表機打印各種東西。
比如2010年，美國用3D印表機打印出了世界首台汽車，第二年是比基尼，接著是巧克力原料的印表機，甚至還打印出了一架飛機。
這就開始了以3D印表機為核心的各種打印，比如各種藝術品，金屬手槍，以至於美國都透過立法承認3D打印手槍是合法的。
最有意思的事是蘇格蘭的科學家， 使用人體細胞首次打印出了人造肝臟組織 。
出現這件事之後，3D印表機在醫學領域就有了突破，俄羅斯的太空人甚至在太空，打印出了老鼠的甲狀腺。
現在3D印表機中，都有專門的分支——3D生物印表機。
現在可以做到 利用病人的細胞組織打印一顆心臟 。
還有一位來自墨西哥的病人，用3D打印技術打印出一只耳朵，並成功的裝到了病人的頭上。
這都是小問題，在2019年的時候，美國的加州大學一所分校，甚至打印出了 模仿中樞神經系統的脊髓支架 ，然後裝上神經幹細胞，植入到大老鼠的脊柱中，讓大老鼠恢復運動能力。
聽起來這很驚奇，還有更驚奇的，2023年以色列的一家食品公司利用3D打印技術，成功的打印出了和真實魚肉沒有差別的魚肉。
最最驚奇的事，同年有科學家甚至使用3D打印技術，線上蟲的體內打出了電路。
所以3D打印技術根本就不是人們看到的使用方法，它有著非常高深的研究領域。
目前發展最矚目的3D打印領域
3D打印技術不管如何發展，但核心是不會變的， 利用電腦的能力讓材料一層層的疊加，然後獲得一個立體實物。
目前3D打印技術利用最多的地方是制造技術，尤其是金屬材料的打印，很多專家都預計未來的制造業，不再是各種金屬材料鑄造零件，而是利用3D打印技術進行打印金屬零件。
比如鈦合金的3D打印技術，在目前的各行各業中都有了很大的發展。
因為鈦合金本身的內容就非常的好， 不僅是一種重要的有色金屬，而且密度小、強度高、耐腐蝕、化石相容性好等等。
材料很好，但利用過去的鍛造技術來進行大型的復雜鈦合金構建的制造，成本會很高，同時工藝也會變的復雜，甚至材料都會嚴重損耗。
所以使用鍛造技術發展鈦合金制造，就有了很大的瓶頸，以至於無法讓鈦合金產品進行大面積的推廣。
比如目前世界上 最大的鍛造機大概是五萬噸左右，用這台鍛造機鍛造鈦合金零件，最大的尺寸不會超過五平方米。
所以，一旦一個鈦合金零件的大小超過了五平方米，這就意味著該零件就需要分段鍛造。
那麽分段鍛造就會出現這麽一個毛病，整個零件出現一個個的介面。
問題來了介面的強度和整體鍛造強度相比較，誰的強度更好？誰的疲勞效能更棒？
所以鍛造顯然已經不適合大型零件的制作了。
這就是為什麽，3D打印技術在各行各業發展起來的時候，鈦合金鑄造領域的科研人員將希望放到了3D打印技術上了。
中國的3D印表機在金屬打印上的研發之路
其實中國的3D印表機套用到金屬打印上的研發時間並不晚。
在1995的時候，就已經開始了，當時王華明帶領著科研團隊就開始攻克金屬3D打印技術。
以當時的技術，金屬3D打印其實並不難，所以有關小型零件的打印技術，王華明帶領團隊在很短的時間內就突破了。
不過隨著零件的尺寸不斷的擴大，出現的問題也就越來越大了。
最大的麻煩就是 打印過程中產生的內部熱應力問題 。
因為尺寸越大打印的時間越長，那麽3D打印說穿了就是將粉末融化之後，一層又一層進行印刷，在反復的印刷過程中讓物體從平面刷成立體的。
在這個過程中，熱量來不及消散，在一層層的疊加上去之後，內部的熱量就會不斷攀升。
如果是小型零件還好，溫度不算太高達不到臨界值的時候，熱量就會驅散。
那麽大型零件需要的時間長，熱量很容易突破這個臨界值，這就會導致 打印的時候出現變形和開裂的現象 。
或者說雖然零件打印完成，肉眼看起來沒有問題，但內部因為凝固結晶，或者冷卻方法不對，導致零件出現隱患缺陷。
這個問題，王華明團體在很長時間裏就沒能處理好。
到了2005年的時候，這個計畫研發了十年的時間，王華明團隊終於迎來了一個小小的突破，使用3D打印出來的鈦合金零件裝到了飛機上，不過零件還是屬於小零件。
但不管怎麽說，這次事件，讓 中國的金屬3D打印技術邁出了關鍵性的一步 。
後來國產大飛機C919的研發到了關鍵時刻，一個零件遇到了大麻煩。
這個零件就是機頭部位的風擋窗框。
一說風擋窗框，很多人感覺這應該不含什麽高科技的，其實不然，整個飛機的風擋窗框的 形狀很復雜 ，透過普通的焊接方法制作是沒有辦法完成的。
全世界想要透過鍛造方式制作這個飛機窗框，就只有歐洲一家企業可以做到，可對方僅模具費一項就要價二百萬美元。
這也就算了，制作周期還長達兩年的時間。
所以當時就算是花錢也等不起這個時間。
後來就找到了王華明團隊，要求在臘月二十之前，能把這個任務完成。
當時的壓力挺大的，在研發的過程中，各種小問題不斷出現，到了除夕的時候，這才打印出了成品。
當然了產品出來之後，還不能用，必須放到一個裝置中進行應力處理，但整個零件又大又重，就沒有辦法放到裝置中。
後來沒辦法，所有人回家先休息一晚上。
可當團隊成員，第二天來到實驗室的時候，發現打造好的成品，經過一夜的變化，已經斷成了三段。
所以又得想辦法。
總之在接下任務之後，王華明團隊用了 不到五十五天的時間 ，交出了滿意的答卷。
最有意思的是，這個零件成本不足歐洲公司開出模具成本的10％。
當然了，這個時候使用3D技術打印飛機鈦合金大型零件技術，僅僅停留在實驗室裏。
小批次的制作還是沒有問題的，但要是 談到工業化，還差一大截 。
不過這個問題在很短時間內就被解決了，在2013年左右，王華明團隊就已經實作了工業化制造。
這讓中國制造飛機的成本大振幅下降。
王華明曾經說過，一架大飛機中的鈦合金使用，20％是鈦合金材料。
以運20為例， 一架飛機重達220噸，僅鈦合金材料就會用掉四十四噸 。
僅這一項的材料費用就達到了一億兩千萬元。
如果借國外的工藝加工，大一點的部件就要兩年，就以模具開價二百萬美元計算，這得多少錢？
而且這種大型飛機，並不是制作一架就可以的，都是以百架起步制造的。
當然軍用飛機不好說的太清晰，那麽以C919這種大飛機為例說一說。
C919公開的資訊中就提到了， 僅鈦合金緊固件就需要二十萬件 。
而首批的訂單就有一百架，這就需要二百萬鈦合金緊固件。
以兩年的制作周期，這是一個什麽樣的時間制作成本，而且費用絕對不低。
這還是首批，因為訂單到了2018年的時候，就會每年遞增一百五十架。
也就是說從2018年開始，每年會遞增三千萬件鈦合金緊固件。
這成本就不用說了，這種技術可不會因為需求變多了價格會便宜，而是做的越多了，說不準價格還會上揚。
而使用王華明的3D打印技術五十五天交工不說，成本只有對方模具成本的10％。
目前全世界掌握這項技術的除了美國，就只有中國了。
關鍵是 中國的3D打印技術超美國五年 ，要知道美國在這方面研究的時間是最長的。
