依托CT扫描图和 3D打印 机，患者骨折后骨骼的具体恢复状况被成功复制；借助轿车汽缸的三维实景数据，经过 3D打印 机的一番操作，一个实体汽缸就诞生在我们眼前；拿到卡通人物的三维数据，你的偶像也能被轻松“打印”。这是最近记者在 广州市 一家 3D打印 企业的真实所见。
3D打印 被视为引领新一轮科技革命和产业变革的核心技术之一。当前， 广州市 在激光与增材制造及医疗器械产业方面已具有明显的发展优势和先导地位。本期《科技周刊》，记者来到 广东省 唯一一家被科技部认定的 3D打印 产业国家级科技企业孵化器—— 广州市 3D打印 产业园采访，向读者们介绍 3D打印 的科学原理和神奇应用。
光敏树脂+激光构筑模型
在 广州市 3D打印 产业园的广州捷和电子科技有限公司，记者见到了多款工业级 3D打印 设备。公司总经理李一奇饶有兴致地讲述了 3D打印 机的工作原理。
1 参数输入主板
SLA技术是 3D打印 的核心技术，全称是立体光固化成型法，就是利用激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，之后随着面与面的层层累加，循环往复就构成了一个三维实体。
理论上，任何物体都能利用相互垂直的X轴、Y轴、Z轴构建的三维函数来进行建模，随后将数据输入 3D打印 机主板，打印机的激光器就可以开始层层打印。只要 3D打印 机足够大，任何物体都能一体成型。
运行 3D打印 机还离不开软件和硬件主板。李一奇介绍，公司开发的主板性能优良，只要将三维数据通过USB接口连接打印机主板，读取数据后，就可以指导激光系统完成打印任务。而光固化材料以树脂路线为主，目前，公司生产的性能最优良的 3D打印 机配备了10个激光模组，其工件制作速度可达1.7kg/小时，最大成型空间为2250毫米（长）、900毫米（宽）、400毫米（高），这也意味着很多航空航天、汽车的大型部件，可以通过这台机器直接打印。
2 光固化材料输出
3D打印 离不开光固化材料。极为常见的是光敏树脂，其在 3D打印 机内以液态显现，当激光照射到液体树脂时，便会瞬间凝固，形成固体模型。
另一类光固化材料则是金属粉末，以钛合金、铝合金、模具钢等粉末为主。另外，尼龙同样可以作为光固化材料。
3 激光照射材料固化
3D打印 离不开激光系统，其核心为二极管固体激光器，其发出的光斑，直径可精细至0.1毫米，被激光照射的光固化材料会固化、未照射激光的则不会。通过控制光斑的明暗，可以控制哪个点要打印，哪个点不用打印，由此构建 3D打印 的条件。
4 打印后吸附涂铺
一台 3D打印 机需要有重涂系统，对打印出来的材料进行吸附涂铺，李一奇介绍，公司开发的工业级 3D打印 设备中的智能真空吸附涂铺系统，可精细打印层厚精度，其中精密制作层厚精度为0.05毫米至0.1毫米。
5 升降系统实现分层打印
要实现分层打印，打印机还需要有升降系统，李一奇介绍，目前公司所产 3D打印 机的重复定位精度可达±0.01毫米，垂直分辨率可达0.0002毫米。
“总的而言， 3D打印 就是利用激光和光固化材料衍生而来的，因此我们业内， 3D打印 更精湛的名称为激光与增材制造， 3D打印 则是非常形象的形容词。”
李一奇·广州捷和电子科技有限公司总经理
科学家解前沿
广州一项 3D打印 科技填补国内空白
广州医科大学于今年8月发布国内首台商业化体积打印装备OrganSEC，并推出自主研发的国内首款体积打印装备控制软件（Haomiao）
3D打印 技术专家、华南理工大学机械与汽车工程学院教授宋长辉对记者说，在前沿领域，全球已出现生物 3D打印 、微纳 3D打印 、太空 3D打印 等新方向。在生物 3D打印 领域，广州医科大学于今年8月发布国内首台商业化体积打印装备OrganSEC，并推出自主研发的国内首款体积打印装备控制软件（Haomiao）。体积打印技术能解决常规逐层式打印速度缓慢、细胞存活率低的问题，技术指标达到国际一流，填补国内空白。设备将主要针对类器官市场，包含类器官制备、基于类器官的肿瘤个性化用药和基于类器官的药物筛选等。
空间 3D打印 技术是一种在太空环境中制造物体的先进制造技术。广州商业航天企业中科宇航在2022年试车的“玄鸢一号”20吨级液氧煤油火箭发动机大量采用 3D打印 ，该型发动机采用高压气起动、点火剂点火，使用方便，维护简单；推力室通过采用隔板喷嘴一体化设计方案，突破了高效稳定液液燃烧技术。
微纳 3D打印 技术能够在微米至纳米标准上精确构建复杂的三维结构，可以在极细的分辨率下制作出具有高度复杂性和精确度的产品。可广泛应用于微纳机电系统、微纳光学器件、微纳 传感器 等领域。
“广州最大的优势是创新核心原动力”
华南理工大学、广东工业大学、广州医科大学、暨南大学、 广东省 科学院等高校和相关科研院所都对 3D打印 技术开展研究。 广州市 3D打印 产业园是国内最早的国家级增材制造科技企业孵化器之一
宋长辉认为，在 3D打印 领域，广州最大的优势是其创新核心原动力。目前，华南理工大学、广东工业大学、广州医科大学等高校和相关科研院所都对 3D打印 技术开展研究。位于荔湾区的 广州市 3D打印 产业园是国内最早的国家级增材制造科技企业孵化器之一。
广州市 产业门类非常齐全，从上游的原材料工业，到 3D打印 机的生产制造企业及相关的软件设计企业，都能找到。广州在生物医药、汽车工业、商业航天等领域的布局，也为 3D打印 产业提供丰富的下游客户和适配应用场景。
宋长辉建议，接着广州应深化产学研融合，进一步提高产业的创新能力，并进一步缔造 3D打印 产业集群，培育出更大的有国际影响的龙头企业。
据了解，广州涉及 3D打印 业务的企业超130家，拥有 迈普医学 、 爱司凯 等上市企业，在2022年工业和信息化部发布的《首批增材制造典型应用场景名单》中，3家企业入选4个场景；在创新能力和产业园区建设方面，拥有8个国家级平台和12个省级工程技术研究中心。荔湾区正积极推进激光与增材制造产业发展，并与中国科学院院士冷劲松共建广州未来增材研究院。
应用
医疗领域
经常使用于整形牙套
记者了解到， 3D打印 最早应用于医疗领域。目前最为常见的是口腔医院的整形牙套，牙齿矫正是一个漫长的治疗过程，每一个时期都需要有配套的整形牙套帮助矫正，整套治疗下来，需要30多副整形牙套，目前，李一奇所在公司已与 广州市 内多家口腔医院合作，医师向公司提出牙套的设计需求，通过 3D打印 牙套来帮助患者矫正。
目前， 3D打印 对手术中的复杂植骨术也有重要帮助。对于一部分口腔癌患者，医师务必手术切除颌骨（下巴骨），这不仅会造成患者毁容，还会严重影响其咀嚼、吞咽等功能，这就需要医师进行颌面重建手术。公司目前与市内多家三甲医院合作，根据病患的CT图， 3D打印 出病患的下颌骨模型。手术时，医师会取出病患的腓骨，根据病患的下颌骨模型，将腓骨打断，设计成病患的下颌骨模样，再植入患者体内，以保存患者下巴的功能和容貌的完整性。
另外，医师还会根据CT图， 3D打印 骨折病患的患骨，以便更清晰判断骨折的恢复状况，减少误诊误判等。
汽配领域
与失蜡铸造结合
在汽车领域，如今 3D打印 的功用已不可或缺。李一奇向记者展示其公司利用 3D打印 技术铸造的汽缸等汽车零部件。汽车工业对于材料的要求很高，很多零部件其实不能直接用金属 3D打印 的形式制成，但仍可利用 3D打印 与失蜡铸造相结合的措施进行生产。其原理就是利用一种特殊的熔点低、残留少的光固化树脂，先精细打印零部件的模型，再将模型内外包裹一层易凝固、熔点高、不变形的特殊物质，待这一物质完全固化定型后，利用蒸汽、焙烧等办法，将树脂烧掉，只留下一个类似模具的外壳。最后，再向外壳中浇铸符合汽车工业要求的金属，等金属冷却定型后，整个零部件便生产出来了。
民生领域
让羽绒服变“聪明”
在民生领域， 3D打印 也展现出独特魅力，好比花都区在花东镇联安村和花城街罗仙村安置区试点利用 3D打印 技术建设乡村公厕， 3D打印 公厕的材料是回收的建筑垃圾，非常环保。广州供电局也曾利用建筑 3D打印 技术建设配电房，该技术运用顶尖的计算机和控制技术，将以往的砌砖、浇筑等人工工序转变为工业自动化打印方式，大幅度提高施工质量和效率。
在今年广交会上，有一款采用3D气凝胶面料和 3D打印 叠层技术的羽绒服，可以自主感知温度、调整厚度，受到很多人的重视。