南京医科大学第一附属医院日前首次将3D打印技术成功应用于足踝手术。无独有偶,在贵州和河南也先后首次将3D打印技术应用于骨科手术。除了在医疗领域有所作为外,3D打印在航空航天、军工等领域的应用也取得了重大进展。可见,3D打印已积极运用到各个领域,目前若能成功应对行业标准缺失、打印原材料不足等挑战,相信3D打印的市场前景将越来越广阔。
3D打印医疗领域大显身手
随着科技的不断进步,3D打印作为全球范围内的前沿科技运用,已在医疗领域得到越来越多的应用。国外利用3D打印在医疗领域取得成功的案例已是数不胜数。当然,目前国内医疗领域也少不了3D打印,近期多地成功的医疗案例,让3D打印大显身手了一回。
7月14日,南京医科大学第一附属医院依靠3D打印技术,帮助一位患先天性马蹄内翻足的患者预先订制3D“病足模型”,医护人员从而精准判断病足情况,成功手术帮助患者康复回家。据悉,这是我国首次将3D打印技术应用于足踝手术。
无独有偶,在贵州和河南也先后首次将3D打印技术应用于骨科手术。河南省肿瘤医院蔡启卿主任医师介绍,应用3D打印技术,可以实现手术的“精准度”和“前瞻性”,通过替代假体认识肿瘤部位更为直观,便于精确进行术中操作,同时还在手术中实现了个体化修复、固定、截骨等。
据了解,自去年以来,中南大学湘雅医院利用3D打印技术在术前模拟、组织修复、口腔医疗方面进行了积极探索。长沙市第三医院在外科、骨科等科室利用3D打印技术实现医学影像信息的三维立体成型,对患者进行术前模拟手术目前已成功应用至20余例患者的辅助临床治疗。
医疗领域已然成为3D打印应用较多的领域之一,据相关数据显示,2012年产能占据全球产值的16.4%。利用3D打印能够完美地复制人体结构构造,贴合人体工学,而由于符合要求的器官捐献数量不足,以及术后可能产生的严重排斥性问题,传统医疗手段已然无法满足现在需要器官移植病患的要求。可以预见,今后3D打印在这一领域的应用将会非常可观。
3D打印市场前景广阔
目前,我国3D打印行业整体呈现快速发展之势。作为3D打印原材料的金属材料,由于其高硬度,耐高温等特性,带来了令人遐想的巨大发展空间。相较于PVC(6065, 5.00, 0.08%)、陶瓷等材料金属,3D打印所制造出来的产品可以在更多的领域得到应用,如航天航空、汽车制造、军工、文化创意、生物医学等。产业链下游需求面更加宽广,使得3D打印技术在未来的发展前景更加被业界所看好。
根据2013版的Wohlers显示,2013年全球3D打印市场规模约40亿美元,预计至2021年,3D打印市场规模将达到近110亿美元。2013年我国产值20亿元。世界3D打印技术产业联盟秘书长、中国3D打印技术产业联盟执行理事长罗军表示:现在还是3D打印技术的起步阶段、产业化的初级阶段。未来3-5年将是3D打印技术最为关键的发展机遇期,如果推进顺利,2014年同比翻一番没有大问题,而2015年则有望达到80-100亿,到2016年产值将达百亿元人民币。
3D打印应用于航空航天领域已不是新鲜事,举例而言,我国第二款自主设计的国产大型客机C919制作飞机零部件是3D打印应用于航空航天领域的典型案例之一。由于3D打印制造出来的金属零件完全符合航空航天领域对于未来器械设备制造的要求,相信未来,3D打印在航天航空领域的作用将越来越重要。
军工领域也是3D打印的一个重要市场。据媒体报道,3D打印技术将会被应用于我国新一代高性能新型战斗机之中,如首款航母舰载机歼-15、多用途战机歼-16、第五代重型战斗机歼-20等。两会期间,歼-15总设计师孙聪透露,钛合金和M100钢的3D打印技术,已被广泛用于歼-15的主承力部分。
目前,3D打印技术在消费品和电子、交通设备、医疗等领域已得到较广泛的应用,在个人应用领域增长势头凶猛。展望未来,3D打印是以数字化、网络化为基础,以个性化、短流程为特征,实现直接制造、桌边制造和批量定制的新的制造方式。3D打印与生物工程结合,与艺术创造结合及与消费者直接结合的鲜明生长特征将创造一个欣欣向荣的市场景象。
3D打印技术挑战犹存
虽然3D打印拥有广阔的市场前景,但目前其也面临多重挑战,影响我国3D打印进一步产业化推广,主要总结为以下几个因素:
第一,我国尚未对3D打印行业建立统一的共性标准。由于使用3D打印技术制造产品的特点为小批量,个性化,这就凸显行业共性标准的决定性意义。而国内目前整个行业尚处于一个整合度较低,比较无序的阶段。这大大制约了3D打印在国内的大规模商业化进程。
第二,3D打印原材料供给不足已成为制约其在我国发展的障碍之一。由于增材制造技术的特殊性,耗材在整个制造过程中起到了决定性的作用。而我国3D打印耗材主要依赖于国外进口,尤其是金属材料。过高的材料成本可能成为阻碍发展的原因之一;国内机械制造产业链相对比较成熟,偏低的传统制造成本,会大大降低3D打印技术的性价比。
第三,快速成形技术需要不断改进。金属零件快速制造技术代表了RP技术的最新发展方向,而3D打印因采用金属材料作为原材料,其零件工序复杂且对零件强度与精度有很高的要求,因此技术上的改进创新,成为3D打印发展的关键因素。
第四,价格、易用性等因素限制了3D打印的普及程度。目前3D打印设备价格高、使用材料有限、需要花时间培养操作人员、产能低这些问题很大程度上制约3D打印技术的发展和普及。显然,3D打印全面普及任重道远。如果能在这些方面做一些新的探索,势必会事半功倍。