不久前,3D列印主要被建模人員用來創建原型結構,然後他們再使用較傳統的方法打造產品。然而,現在3D列印的零件已包羅萬象——從機器人到跑鞋,甚至美國太空總署(NASA)即將送進太空的下一架太空梭上,也會有數十個3D列印零件。3D列印將成為製造的未來嗎?也許吧,但首先要克服一些障礙。
在介紹其侷限之前,先談談3D列印的許多優點。最初的3D印表機產品是難以運輸的傻大個,這使它們難以用於實驗室之外,不過最近幾年,3D印表機在樣式和範圍上進行了創新,而使其可用於各領域的研究和商業用途。該技術已經發展到,3D印表機已能複製人體的骨骼、肌肉和軟骨等組織。
過去,3D印表機的高昂成本也是導致其應用範圍受限的因素之一,但最近這一情況也已開始改變。目前在市場上花10,000~20,000美元,就可買到一款低階的3D生物印表機,而美國卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)的研究人員最近開發了一種基於注射器的生物印表機制,其可以不到500美元的成本,被整合進幾乎任何一款3D印表機。
然而,還有幾座小山要爬。由於3D列印的物體是透過多次往復逐層列印,因此層與層交會的地方可能是其結構中的內在弱點。例如,確保塑膠結構配置最牢固的最佳方法,仍是將塑膠倒進模具使它固化,儘管如此,研究人員正在試驗不同的原料和增強3D列印物體的方法來縮小這種差距。發表在《ACS Applied Materials and Interfaces》期刊上的論文《Enhanced Impact Resistance of Three-Dimensional- Printed Parts with Structured Filaments(具有結構化長絲的3D列印零件提高抗衝擊性)》中稱,科學家使用聚合物長絲作為「外骨骼」,以為3D列印結構提供更高強度。