增材制造是 2015年十大新兴技术 之一,由 世界经济论坛的Meta-Council on Emerging Technologies重点推介。
顾名思义,增材制造与减材制造恰恰相反。后者是传统的制造方式:从一块较大的材料(木材、金属、石材等)开始,通过逐层去除(即减除)材料,留下所需的形状。增材制造则从液态或粉末状的散装材料入手,利用数字模板将其逐层构建为三维形状。
与大规模生产的制造商品不同,3D产品可以高度定制,以满足最终用户的需求。例如,Invisalign公司利用计算机对客户的牙齿进行成像,从而为其口腔量身定制几乎隐形的牙套。其他医疗应用则使3D打印朝着更具生物学的方向发展:通过直接打印人体细胞,现在有可能制造活体组织,这些组织可用于药物安全性筛查,并最终用于组织修复和再生。生物打印的一个早期实例是Organovo公司打印的肝细胞层,其旨在用于药物测试,并有望最终用于制造移植器官。生物打印已被用于生成皮肤和骨骼,以及心脏和血管组织,这在未来的个性化医疗中具有巨大潜力。
增材制造的下一个重要阶段将是集成电子元件(如电路板)的3D打印。纳米级计算机部件(如处理器)由于需要将电子元件与由多种不同材料制成的其他部件相结合,因而难以通过这种方式制造。4D打印现有望带来新一代产品,这些产品能够根据热量和湿度等环境变化自行改变形态。例如,这可用于服装或鞋类,以及医疗保健产品,如设计为可在人体内改变形态的植入物。
与分布式制造一样,增材制造可能会对传统工艺和供应链产生颠覆性影响。但该技术目前仍处于萌芽阶段,应用主要集中在汽车、航空航天和医疗领域。随着更多机遇涌现,以及该技术的创新使其更接近大众市场,预计未来十年将迎来快速增长。
了解2015年名单中的其他新兴技术:
能够感知并规避障碍的无人机
分布式制造
数字基因组
模仿人脑的计算机芯片
零排放汽车
在工作中学习的计算机
精准基因工程
一种可减少垃圾填埋废弃物的新型塑料
下一代机器人技术
本清单由 Meta-Council on Emerging Technologies编制,谨此感谢以下人士:Justine Cassell,卡内基梅隆大学人机交互教授;Paolo Dario,比萨圣安娜高等学校(Scuola Superiore Sant’Anna)BioRobotics研究所所长;Julia Greer,加州理工学院(Caltech)材料科学与力学教授;以及Jennifer Lewis,哈佛大学工程与应用科学学院Hansjorg Wyss教授,来自 全球议程理事会网络;Michael Pellini, Foundation Medicine Inc.总裁兼首席执行官,来自 科技先锋;以及William “Red” Whittaker,卡内基梅隆大学教授,感谢他们为编制本清单所做的宝贵贡献。
图片:Nihonbinary的一名工作人员于2013年11月8日在东京国际机器人展2013上演示其MakerBot Replicator 2X 3D打印机打印丙烯腈-丁二烯-苯乙烯支柱。路透社/Yuya Shino

