近年來，食品3D打印技術(shù)因其可定制設(shè)計和營養(yǎng)調(diào)控特性，能夠滿足消費者多樣化需求，在全球食品工業(yè)中廣受關(guān)注。在各種3D打印方法中，擠出式打印憑借設(shè)備簡單、成本低廉、操作便捷且與傳統(tǒng)食品原料兼容性高等優(yōu)勢，成為食品領(lǐng)域最常用的打印方式。作為全球第四大糧食作物，馬鈴薯因其剪切變稀的假塑性流體特性，已被廣泛應(yīng)用于食品3D打印。然而，研究發(fā)現(xiàn)土豆泥在擠出打印過程中存在擠出困難和噴嘴堵塞問題，嚴重影響打印精度。添加外源添加劑是解決上述問題的簡便有效方法。多酚作為一類植物次生代謝物，既可通過疏水作用進入直鏈淀粉螺旋空腔形成V型復合物，也能通過分子間氫鍵與淀粉形成非包容性復合物。這些相互作用具有改善植物基原料流變特性并調(diào)控其3D打印性能的潛力。此外，多酚的加入還能提升3D打印食品的營養(yǎng)價值。阿魏酸、單寧酸和蘆丁是常見的多酚類物質(zhì)，分別代表酚酸、單寧和類黃酮三大酚類亞型。目前關(guān)于多酚對淀粉理化特性和3D打印性能影響的研究大多集中于單一酚類與淀粉的相互作用，而不同類型多酚對淀粉基食品結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和3D打印性能影響的系統(tǒng)性研究仍較缺乏。
本研究系統(tǒng)探索了三種多酚化合物（阿魏酸、單寧酸和蘆丁）在0%-7.5%（w/w）添加濃度范圍內(nèi)對馬鈴薯泥理化特性的影響。研究采用5 g馬鈴薯凍干粉與35 mL去離子水充分水合形成懸浮液，隨后將阿魏酸、單寧酸和蘆丁以0、1.5%、4.5%和7.5%（w/w）的比例分別加入該分散體中并充分混合，80℃水浴加熱12 min，膠凝化后冷卻至室溫，制備成3D打印墨水。主要研究了這三種多酚對馬鈴薯泥結(jié)構(gòu)特性、3D打印性能、水分分布、流變學特性、糊化和消化率的影響，并探索了相關(guān)機制。這項研究為多酚在3D打印馬鈴薯食品領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)用提供了創(chuàng)新的見解和數(shù)據(jù)支持。
研究亮點
??多酚可以調(diào)節(jié)馬鈴薯泥的3D打印性能。
??三種多酚均通過非共價氫鍵與馬鈴薯淀粉相互作用。
??多酚類物質(zhì)影響馬鈴薯泥凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。
??多酚類物質(zhì)的添加降低了馬鈴薯泥的體外消化率。
??單寧酸對馬鈴薯泥的抗消化作用和擠壓調(diào)控效果最佳。
研究結(jié)論
（1）加入0%~4.5%（w/w）的多酚類物質(zhì)可以有效地改善材料的擠出性能，使打印產(chǎn)品的表面更光滑。然而，在7.5%（w/w）的添加量下，打印產(chǎn)品的自支撐能力顯著減弱，導致結(jié)構(gòu)坍塌和打印精度下降。
（2）多酚與淀粉通過非共價氫鍵形成非包合復合物，這種相互作用破壞了馬鈴薯淀粉的短程有序結(jié)構(gòu)和雙螺旋結(jié)構(gòu)，降低了馬鈴薯泥-多酚復合物的結(jié)晶度。
（3）多酚在提高馬鈴薯泥的水溶性和持水能力的同時，降低了其粘彈性和膨脹勢，抑制了淀粉回生，并提高了儲存穩(wěn)定性。
（4）多酚通過抑制α-淀粉酶的活性降低了馬鈴薯泥的體外淀粉消化率，從而增加了抗性淀粉的含量。 （5）多酚與馬鈴薯泥的相互作用可能受多酚濃度和酚羥基數(shù)量影響，效果表現(xiàn)為單寧酸＞蘆丁＞阿魏酸。在所有馬鈴薯泥-多酚復合物中，分子量最大的單寧酸對馬鈴薯泥的特性影響最顯著，且表現(xiàn)出最優(yōu)的抗消化能力。
（6）綜合考慮3D打印性能和抗消化特性，含有4.5%（w/w）單寧酸的馬鈴薯泥最適宜用于制備低消化率的3D打印馬鈴薯產(chǎn)品。
（7）本研究為多酚在3D打印馬鈴薯基食品領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用提供了創(chuàng)新見解和數(shù)據(jù)支持。
（8）未來研究應(yīng)著重分子水平的作用機制解析和體內(nèi)驗證，以推動多酚-淀粉體系在3D打印功能性食品制造中的應(yīng)用。
圖文賞析
圖1.?以（a）”三葉草”和（b）”棋盤”為模型制備的馬鈴薯泥和不同馬鈴薯泥-多酚復合物的3D打印產(chǎn)品圖像。
圖2.?以”三葉草”為模型制備的馬鈴薯泥和不同馬鈴薯泥-多酚復合物的3D打印產(chǎn)品的（a）長度、（b）寬度、（c）高度和（d）打印精度。
圖3.?馬鈴薯泥和不同馬鈴薯泥-多酚復合物的掃描電鏡圖（500 ×）：A：馬鈴薯泥，B1：阿魏酸-1.5%、B2：阿魏酸-4.5%、B3：阿魏酸-7.5%，C1：單寧酸-1.5%、C2：單寧酸-4.5%、C3：單寧酸-7.5%，D1：蘆丁-1.5%、D2：蘆丁-4.5%、D3：蘆丁-7.5%。?
圖4.?（a-f）不同多酚和不同馬鈴薯泥-多酚復合物的X-射線衍射曲線：（a）阿魏酸、（b）單寧酸、（c）蘆丁、（d）馬鈴薯泥和馬鈴薯泥-阿魏酸復合物、（e）馬鈴薯泥和馬鈴薯泥-單寧酸復合物和（f）馬鈴薯泥和馬鈴薯泥-蘆丁復合物；（g-i）馬鈴薯泥和不同馬鈴薯泥-多酚復合物的傅里葉變換紅外曲線：（g）馬鈴薯泥和馬鈴薯泥-阿魏酸復合物、（h）馬鈴薯泥和馬鈴薯泥-單寧酸復合物和（i）馬鈴薯泥和馬鈴薯泥-蘆丁復合物。?
圖5.?馬鈴薯泥和不同馬鈴薯泥-多酚復合物的水分分布和弛豫時間。
圖6.?馬鈴薯泥和不同馬鈴薯泥-多酚復合物的流變學特性：（a）儲能模量（G’）、（b）損耗模量（G’’）、（c）損耗角正切（tan δ）、（d）表觀粘度和（e）相關(guān)性熱圖分析。
作者簡介
江昊，博士，西北農(nóng)林科技大學教授、博士生導師，陜西省青年科技新星，現(xiàn)任陜西省“四主體一聯(lián)合”谷物科學工程中心負責人。主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工、果蔬干燥、食品加工新技術(shù)研發(fā)及特色資源綜合利用等研究工作。主持國家自然科學基金、陜西省重點研發(fā)計劃、中國科協(xié)青年人才交流計劃等多項科研項目。以第一或通訊作者發(fā)表學術(shù)論文50余篇，申報專利10余項，制定行業(yè)/團體標準2項，出版學術(shù)專著2部。研究成果獲中國輕工業(yè)聯(lián)合會技術(shù)發(fā)明二等獎和中國商業(yè)聯(lián)合會科學技術(shù)一等獎等獎勵。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.144919
3D打印技術(shù)的迅猛發(fā)展正重塑航空航天、醫(yī)療健康和食品等多個領(lǐng)域的設(shè)計與制造方式，使過去難以實現(xiàn)的復雜結(jié)構(gòu)成為可能。其中，水凝膠作為一種重要的3D打印材料，通過構(gòu)建具有生物相容性和可調(diào)機械性能的親水性聚合物網(wǎng)絡(luò)，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。近年來，基于植物蛋白的水凝膠因其能夠精準調(diào)控外觀、營養(yǎng)、質(zhì)地和形狀，成為極具潛力的3D打印墨水，有望替代傳統(tǒng)動物源食品。這類植物基食品可應(yīng)用于軍事行動、太空探索以及需要特殊營養(yǎng)的老年群體。
豌豆分離蛋白（PPI）主要由清蛋白和球蛋白組成，具有營養(yǎng)豐富、易消化和低致敏的特點。雖然PPI可通過熱誘導形成水凝膠，但受限于其低溶解度，其凝膠性能較差，影響了3D打印應(yīng)用。值得注意的是，PPI的豐富氨基基團能與多酚、多糖等物質(zhì)通過非共價鍵結(jié)合，目前常通過添加海藻酸鈉、果膠等物質(zhì)來改善其凝膠性能。纖維素納米晶體（CNC）是一種天然納米材料，具有優(yōu)異的流變和機械性能，已廣泛應(yīng)用于食品和材料領(lǐng)域。研究表明，CNC能與多種蛋白質(zhì)協(xié)同作用以改善蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)缺陷，但關(guān)于其與PPI的相互作用研究較少，特別是在3D打印水凝膠方面的應(yīng)用仍需深入探索。
本研究通過構(gòu)建PPI/CNC復合水凝膠體系，系統(tǒng)探究了CNC對PPI水凝膠性能的增強機制及其3D打印應(yīng)用。具體而言，向PPI體系中添加CNC，制備了不同配比的PPI/CNC復合水凝膠（PPI:CNC=12:1~12:5）；重點研究了CNC添加量對水凝膠理化性質(zhì)、相互作用和微觀結(jié)構(gòu)的影響；通過可視化分析CNC與PPI的相互作用及其在凝膠中的分布特征，闡明了CNC增強凝膠性能和3D打印能力的作用機制；研究采用多種流變學測試方法（包括流動掃描、階躍應(yīng)變掃描、小/大振幅振蕩剪切等），系統(tǒng)表征了水凝膠的結(jié)構(gòu)強度、顆粒運動特性及其在3D打印過程中的結(jié)構(gòu)演變行為；通過打印線條、立方體和復雜模型（如字母、動物形狀）等，全面評估了復合水凝膠的3D打印性能。該研究為開發(fā)高性能植物蛋白基3D打印墨水提供了理論依據(jù)，同時為功能性植物基支架在細胞培養(yǎng)和營養(yǎng)輸送等領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新思路。
研究亮點
??纖維素納米晶（CNC）影響豌豆分離蛋白（PPI）的二級結(jié)構(gòu)和疏水環(huán)境。
??CNC改變了PPI的聚集狀態(tài)，促使其形成更穩(wěn)定的微觀結(jié)構(gòu)。
??CNC提高了PPI/CNC復合水凝膠的黏度、儲能模量和結(jié)構(gòu)恢復能力。
??當PPI與CNC的比例為12:5時，復合水凝膠表現(xiàn)出最高的3D打印精度。
研究結(jié)論
（1）通過添加纖維素納米晶（CNC），成功構(gòu)建了基于豌豆分離蛋白（PPI）的水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并實現(xiàn)了可定制的3D打印。
（2）CNC通過靜電排斥力、氫鍵和范德華力與PPI相互作用，CNC的添加減少了PPI顆粒聚集或相分離現(xiàn)象，促進形成更致密的微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
（3）當CNC含量較低時（PPI/CNC-1和PPI/CNC-2體系），復合水凝膠表現(xiàn)出較低的黏度和儲能模量，擠出時呈流體狀態(tài)且無法成型。
（4）提高CNC含量可顯著增強復合水凝膠的黏度、儲能模量和結(jié)構(gòu)恢復能力。 雖然PPI/CNC-5復合體系存在相分離問題，但其3D打印效果卻最為理想。
（5）CNC的加入增強了PPI/CNC復合水凝膠的流變性能和3D打印性能，且具有CNC含量依賴性。 （6）CNC是增強植物蛋白基水凝膠流變性能的理想添加劑，其復合構(gòu)建的水凝膠體系在構(gòu)建細胞培養(yǎng)支架和設(shè)計營養(yǎng)素遞送載體等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。
圖文賞析
圖1.?圖解摘要。
圖2.?基于不同CNC添加量的PPI/CNC復合水凝膠體系的（A）尺寸分布、（B）Zeta?電位、（C）持水能力和（D）T2弛豫時間分布。CNC：纖維素納米晶、PPI：豌豆分離蛋白。
圖3.?基于不同CNC添加量的PPI/CNC復合水凝膠體系的（A）傅里葉紅外光譜、（B）蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)分析和（C）固有熒光光譜。CNC：纖維素納米晶、PPI：豌豆分離蛋白。
圖4.?基于不同CNC添加量的PPI/CNC復合水凝膠體系的（A）共聚焦激光掃描顯微鏡圖像和（B）CNC添加量增加對結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)形成的作用機理。CNC：纖維素納米晶、PPI：豌豆分離蛋白。?
圖5.?基于不同CNC添加量的PPI/CNC復合水凝膠體系的（A）流動掃描、（B）頻率掃描、（C）階躍應(yīng)變測試和（D）應(yīng)變掃描曲線。CNC：纖維素納米晶、PPI：豌豆分離蛋白。?
圖6.?基于不同CNC添加量的PPI/CNC復合水凝膠體系的（A）彈性和（B）粘性Lissajous?曲線。CNC：纖維素納米晶、PPI：豌豆分離蛋白。?
圖7.?基于不同CNC添加量的PPI/CNC復合水凝膠體系的3D打印性能：（A）使用PPI/CNC-3、PPI/CNC-4和PPI/CNC-5打印的立方體模型的視覺圖像和（B）高度偏差；（C）使用PPI/CNC-5打印的復雜模型。CNC：纖維素納米晶、PPI：豌豆分離蛋白。
作者簡介
宋弋，博士，博士生導師，中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院副教授。主要從事食品碳水化合物、果蔬加工理論與技術(shù)、食品非熱加工理論與技術(shù)和納米技術(shù)方面的研究。主持或參與國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金項目、國家部委其他科技項目等13項；發(fā)表學術(shù)論文56篇，總被引次數(shù)超過1300次；獲得授權(quán)專利7項，轉(zhuǎn)化專利3項；先后獲得神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技獎創(chuàng)新團隊獎、中國輕工業(yè)聯(lián)合會科技進步一等獎等獎項。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111477
高內(nèi)相乳液通常指分散相體積分數(shù)超過74%的體系，其高油相濃度和復雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)賦予其獨特的流變特性，在食品工業(yè)、多孔材料模板和醫(yī)藥等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)高內(nèi)相乳液的制備通常需要添加大量常規(guī)表面活性劑（5~50 wt%），但隨著環(huán)保要求的日益嚴格，這些傳統(tǒng)物質(zhì)的應(yīng)用和發(fā)展受到了限制。近年來，由生物質(zhì)膠體顆粒穩(wěn)定的高內(nèi)相皮克林乳液（HIPPEs）因其低成本、優(yōu)異的生物相容性和極低毒性而受到廣泛關(guān)注。這類乳液利用固體顆粒在油水界面的不可逆吸附形成機械耐久屏障，有效抑制液滴的聚集與聚并，從而賦予HIPPEs卓越的穩(wěn)定性和可控的結(jié)構(gòu)特性。此外，HIPPEs的制備過程能耗較低，且對環(huán)境友好，使其在綠色可持續(xù)制造領(lǐng)域具有重要價值。因此，開發(fā)新型環(huán)保型HIPPEs基產(chǎn)品不僅具有重要的學術(shù)意義，也為工業(yè)應(yīng)用提供了更可持續(xù)的解決方案。
多種生物質(zhì)衍生顆粒已被用作高內(nèi)相皮克林乳液（HIPPEs）的穩(wěn)定劑，包括植物蛋白、動物蛋白和明膠等。植物源多糖顆粒因其來源廣泛、可持續(xù)性強且成本低廉而極具應(yīng)用前景，其中，纖維素類材料尤其受到關(guān)注。然而，纖維素固有的親水性、微觀尺度調(diào)控困難及纖維素納米纖維的自聚集傾向是當前面臨的主要挑戰(zhàn)。現(xiàn)有解決方案如化學修飾和表面活性劑復配雖能提升乳化性能，但可能損害纖維素納米纖維的環(huán)保特性與生物相容性。因此，如何在保持纖維素納米纖維固有優(yōu)勢的前提下，有效增強其界面親和力與乳化能力，成為開發(fā)生態(tài)友好型乳液的關(guān)鍵科學問題。研究發(fā)現(xiàn)，電荷特性調(diào)控了纖維素納米纖維/納米甲殼素復合物的界面行為，這為開發(fā)新型環(huán)保乳液提供了重要理論依據(jù)。
本研究旨在探究纖維素納米纖維/納米甲殼素復合物作為HIPPEs穩(wěn)定劑并應(yīng)用于食品3D打印的可行性。具體而言，將0.5 wt%維素納米纖維和0.5 wt%納米甲殼素懸浮液按照體積比1:1進行復配，經(jīng)均質(zhì)化和pH調(diào)節(jié)（pH=3）處理后，獲得了HIPPEs的穩(wěn)定劑。通過預(yù)乳化結(jié)合梯度補加油相的方法，成功構(gòu)建了含不同油相（葵花籽油/環(huán)己烷）體積分數(shù)的HIPPEs體系。通過光學顯微鏡、共聚焦激光顯微鏡、掃描電子顯微鏡和靜態(tài)光散射分析儀等設(shè)備研究了HIPPEs的液滴形態(tài)、尺寸、分布狀態(tài)及其三維網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，通過靜置處理分析了HIPPEs的貯藏穩(wěn)定性及其相關(guān)機制，通過流變特性和模型打印評估了HIPPEs作為3D打印墨水的可行性，通過3D打印結(jié)合冷凍干燥技術(shù)合成了生物基超輕質(zhì)多孔材料。本研究為可持續(xù)生物基材料在食品增材制造、個性化營養(yǎng)載體及輕量化功能材料等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新思路。
研究亮點
? 0.06%綠色生物基納米顆粒可實現(xiàn)高內(nèi)相乳液的超高油含量（88%葵花籽油和89%環(huán)己烷）。
? 纖維素納米纖絲/納米甲殼素復合物形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強了多尺度可食用材料的成型加工性能。
? 皮克林食品乳液有助于開發(fā)可3D成型的食品和超輕質(zhì)食品基氣凝膠。
研究結(jié)論
（1）通過帶相反電荷的纖維素納米纖絲和納米甲殼素復合作為穩(wěn)定劑，成功制備了可食用的水包葵花籽油的高內(nèi)相皮克林乳液，向葵花籽油的體積分數(shù)高達88%，且該乳液在室溫下可穩(wěn)定儲存至少60天。
（2）纖維素納米纖維/納米甲殼素復合物在油滴表面形成堅固保護膜以抑制聚結(jié)破裂，同時在液滴間構(gòu)筑顯著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以阻礙聚集，這種雙重穩(wěn)定機制是高內(nèi)向皮克林乳液卓越穩(wěn)定性的關(guān)鍵。
（3）高內(nèi)相皮克林乳液憑借可調(diào)控的微觀結(jié)構(gòu)和粘彈性特性，能夠通過直寫式3D打印技術(shù)精準構(gòu)建多級多孔結(jié)構(gòu)。
（4）以揮發(fā)性油相（環(huán)己烷）替代葵花籽油時，其體積分數(shù)可達89%，結(jié)合3D打印和冷凍干燥技術(shù)可制備出生物基超輕多孔材料。
（5）該研究將為未來開發(fā)多功能乳液在3D打印食品、食品基超輕氣凝膠等領(lǐng)域的應(yīng)用提供關(guān)鍵理論支撐與技術(shù)平臺。
圖文賞析
圖1.?圖解摘要。
圖2.?（a）基于纖維素納米纖維/納米甲殼素復合物穩(wěn)定的高內(nèi)相皮克林乳液（HIPPEs）的制備流程圖、（b）HIPPEs的宏觀形貌、（c）液滴粒徑分布及初始平均直徑(D32)、（d）剪切稀化特性和（e）葵花籽油體積分數(shù)為50%~89%時乳液的模量變化。圖(b)中各樣品下方標注對應(yīng)油相的體積分數(shù)，圖(e)中實心與空心符號分別表示儲能模量(G′)和損耗模量(G″)。
圖3.?（a）油相體積分數(shù)為50%~88%時高內(nèi)相皮克林乳液（HIPPEs）的光學顯微鏡圖像，比例尺為100μm；（b）油相體積分數(shù)為50%~88%時HIPPEs的共聚焦激光顯微鏡圖像（雙通道）。上排和中排分別為油相和纖維素納米纖維/納米甲殼素復合物的圖像，底排為合并圖像。所有樣品在室溫下儲存24 h后觀察，比例尺為50 μm。
圖4.?（a-b）葵花籽油體積分數(shù)為85%時高內(nèi)相皮克林乳液（HIPPEs）液滴的低溫掃描電鏡圖像，分別顯示（a）低倍率和（b）高倍率形貌；（b）中紅色虛線框標記了更高倍率的觀察區(qū)域；（c）含80%環(huán)己烷的
HIPPEs經(jīng)冷凍干燥制備的多孔固體泡沫的掃描電子顯微鏡圖像；（c）中插圖為該固體泡沫放置于綠蘿葉片上的實物照片，紅色與綠色虛線框標記了展示內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)的放大區(qū)域。
圖5.?葵花籽油體積分數(shù)為75%~88%時高內(nèi)相皮克林乳液的共聚焦激光顯微鏡的雙通道圖像。所有樣品均在室溫下儲存60天后觀察。上排和中排分別為油相和纖維素納米纖維/納米甲殼素復合物的圖像，底排為合并圖像。比例尺為100 μm。
圖6.?（a）高內(nèi)相皮克林乳液（HIPPEs）穩(wěn)定機制以及直寫成型3D打印的示意圖;（b）葵花籽油體積分數(shù)
88%的HIPPEs振蕩流變測試結(jié)果，剪切屈服應(yīng)力由儲能模量與損耗模量交點標示；（c）基于HIPPEs的
3D打印雪花模型，左圖為成型后即刻拍攝，右圖為室溫儲存1天后拍攝；（d）基于HIPPEs的3D打印草莓模型的俯視圖（左圖）與側(cè)視圖（右圖）；（e）基于HIPPEs的3D打印字母模型。打印測試所用HIPPEs的葵花籽油體積分數(shù)均為88%。
圖7. （a）在不同填充密度下基于高內(nèi)相皮克林乳液（環(huán)己烷體積分數(shù)為89%）打印的立方網(wǎng)格的俯視圖。上排為水合狀態(tài)物體，下排為干燥結(jié)構(gòu)，比例尺為1 cm；（b）圖（a）黑色虛線框內(nèi)打印網(wǎng)格交叉處的掃描電子顯微鏡圖像；（c-d）圖（b）內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)的放大的掃描電子顯微鏡圖像，紅色與綠色虛線框分別標記了放大區(qū)域。比例尺依次為300、100和1 μm。
作者簡介
宦思琪，博士，碩士生導師，東北林業(yè)大學材料科學與工程學院教授。主要從事靜電紡絲、3D打印等新型成型方法在納米生物基材料的設(shè)計、合成及功能化應(yīng)用方面的研究。主持黑龍江省自然科學基金青年項目、黑龍江省博士后項目、東北林業(yè)大學“成棟優(yōu)秀青年”科研啟動項目、齊魯工業(yè)大學國家重點實驗室開放項目等5項；共發(fā)表SCI論文78余篇，總被引超過4336次，H-index為34，參與編寫著作1部，申請發(fā)明專利3項。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111251
“新華視點”記者日前走訪陜西、廣東、江蘇等地發(fā)現(xiàn)，3D打印技術(shù)應(yīng)用場景不斷拓展深化，促進實體經(jīng)濟和數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量融合，已成為我國新質(zhì)生產(chǎn)力培育壯大的重要推動力。
潮玩、食品、顱骨模型等皆可打印
7月15日，黑龍江省哈爾濱市張愷翔同學收到了哈爾濱工業(yè)大學的錄取通知書。這份通知書整體以“書”的外形呈現(xiàn)，裝有一把用太空金屬材料3D打印、拋光的“金”鑰匙。
3D打印，給錄取通知書增添了科技感，備受學子們的喜愛。這種最先在美國發(fā)展起來的新型制造技術(shù)，也被稱為增材制造，其工作原理主要是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，使用可粘合材料如粉末狀金屬或塑料等，通過逐層打印來構(gòu)造物體。
“如果把一件物品剖成極多薄層，3D打印就是一層一層將這些薄層打印出來，上一層覆蓋在下一層上并與之結(jié)合，直到整個物件打印成形。”中國社會科學院工業(yè)經(jīng)濟研究所研究員李鋼說。
在陜西，記者走進西安康拓醫(yī)療技術(shù)有限公司，生產(chǎn)線上十余臺3D打印設(shè)備整齊排布，有序作業(yè)。通過逐層掃描、累加成形，一個定制化的顱骨模型不到5小時即可制作完成。
“每臺設(shè)備可以同時生成6個顱骨模型。”公司研發(fā)工程師趙峰說，每個模型都是量身定制，能準確展現(xiàn)用戶頭顱結(jié)構(gòu)，有效協(xié)助醫(yī)療機構(gòu)進行診療。
如今，豐富多樣的潮流玩具受到不少年輕人熱捧，玩具制造這一傳統(tǒng)勞動密集型產(chǎn)業(yè)正煥發(fā)新的商機。在“中國潮玩之都”廣東東莞，3D打印技術(shù)已被廣泛運用到潮玩產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計之中。
“在設(shè)計階段，主要運用3D打印技術(shù)驗證外形、結(jié)構(gòu)等方面的可行性。比如公司推出的潮玩IP“胖噠”，經(jīng)過數(shù)十次3D打印技術(shù)驗證后，才設(shè)計出最適合市場需求的產(chǎn)品形態(tài)。”東莞市順林模型禮品股份有限公司董事長劉學深說。
在河南，信陽博物館用3D打印技術(shù)按照1∶3比例虛擬復原的“袖珍版”《文昭皇后禮佛圖》，吸引不少游客駐足；在上海，第一食品商店用3D打印技術(shù)制作的月餅，受到不少消費者喜愛；在江蘇，南京首批混凝土3D打印車棚在江北新區(qū)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研創(chuàng)園落地……
中國機械工程學會增材制造（3D打印）技術(shù)分會總干事、西安交通大學教授李滌塵表示，我國3D打印已在醫(yī)療、航空航天、消費電子等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。截至2023年底，國產(chǎn)3D打印裝備擁有量占全球裝備的11.5%，處于全球第二；消費級非金屬3D打印裝備市場占比位居全球首位。
更好賦能傳統(tǒng)制造
在億滋食品（蘇州）有限公司湖東工廠，每小時有數(shù)以萬計的夾心餅干新鮮出爐，通過自動包裝分發(fā)送往各地。如此高效的生產(chǎn)方式，離不開3D打印技術(shù)的助力。
“購入3D打印機后，以前需要6萬元購買的食品加工機器配件，現(xiàn)在幾百元就可以打印出來，食品加工效率有了明顯提升。”億滋湖東工廠制造總監(jiān)李云龍說。
記者在采訪中了解到，相對于傳統(tǒng)制造技術(shù)，3D打印的突出優(yōu)勢是不需要模板，可以直接打印，節(jié)省了材料消耗和人工成本。其次，3D打印具有快速成型、實現(xiàn)任意復雜結(jié)構(gòu)制造的技術(shù)優(yōu)勢，更好賦能傳統(tǒng)制造。
在浙江，記者在杭州時印科技有限公司生產(chǎn)車間看到，一臺食品3D打印機可以做出20多種不同類型的食品。“傳統(tǒng)烘焙類產(chǎn)品都是用手工制作，現(xiàn)在可以通過數(shù)字化方式呈現(xiàn)。”公司CEO李景元說，食品3D打印機可以打印出不同形態(tài)產(chǎn)品，更好滿足市場定制化需求。
業(yè)內(nèi)人士告訴記者，3D打印技術(shù)為諸多高技術(shù)企業(yè)尤其是專精特新“小巨人”企業(yè)開辟了新的競爭優(yōu)勢。
“由于醫(yī)療機器人體積小，需要的電池體積更小，目前只有3D打印技術(shù)能夠解決這種三維尺寸小于4毫米的電池一體化制造及封裝難題。”高能數(shù)造（西安）技術(shù)有限公司首席運營官令旗說，借助3D打印技術(shù)，公司研發(fā)出的“玲瓏”系列超微型電池，已成功運用到植入式醫(yī)療機器人領(lǐng)域，廣受市場歡迎。
從《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出打造增材制造產(chǎn)業(yè)鏈，到“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要提出深入實施增強制造業(yè)核心競爭力和技術(shù)改造專項，我國將增材制造（3D打印）作為未來規(guī)劃發(fā)展的重要領(lǐng)域。
在地方層面，記者梳理發(fā)現(xiàn)，廣東、江蘇、重慶、浙江等多地在政策文件中明確發(fā)展增材制造（3D打印）。比如廣東印發(fā)行動計劃，明確到2025年，將打造營收超1800億元的激光與增材制造戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群。
“3D打印具有廣泛的制造業(yè)覆蓋面，尤其是在新材料、新能源、高端裝備等領(lǐng)域應(yīng)用潛力較大，是推動傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要力量。”李滌塵說。
一些發(fā)展瓶頸仍需突破
受訪專家告訴記者，高性能、高效率、低成本是3D打印技術(shù)的未來發(fā)展方向。但目前我國3D打印規(guī)模化制造穩(wěn)定性和經(jīng)濟適用性仍有差距，還需進一步完善技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)支撐政策體系。
從技術(shù)層面看，李滌塵建議，加快布局3D打印全鏈條協(xié)同創(chuàng)新實驗室、中試平臺和創(chuàng)新中心，構(gòu)建以自主技術(shù)為主的3D打印生態(tài)體系和標準化體系。強化戰(zhàn)略人才力量建設(shè)，在國家人才培養(yǎng)計劃中單列3D打印類別，多層次引育3D打印技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才。
有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前我國3D打印規(guī)模以上企業(yè)有近200家，但其中多為中小企業(yè)，研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新能力相對較弱。“要加強統(tǒng)籌規(guī)劃和政策牽引，做強大型3D打印骨干企業(yè)，扶持中小3D打印企業(yè)，加快產(chǎn)業(yè)集聚，培育產(chǎn)業(yè)集群。”李鋼說。
記者在采訪中了解到，近年來，歐美已用3D打印整體火箭、發(fā)動機等標志性產(chǎn)品，帶動了新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。“從國內(nèi)看，要以新型工業(yè)化為導向，加快打造3D打印標志性產(chǎn)品和典型應(yīng)用場景，推動3D打印進一步應(yīng)用到汽車、電子信息、工程機械等重點行業(yè)，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。”李滌塵建議。
多位業(yè)內(nèi)人士表示，我國擁有完備的工業(yè)體系和豐富的應(yīng)用場景，隨著相關(guān)政策不斷完善，3D打印有望應(yīng)用于大部分制造領(lǐng)域，更好造福人們的生產(chǎn)生活。
“預(yù)計未來3至5年，我國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模將與歐美總體相當，增長率將高于全球8至10個百分點。”李滌塵說，未來，3D打印將全面支撐先進飛機、機器人、器官藥物篩選模型等行業(yè)，有望催生萬億元市場規(guī)模增量。
]]>看似高大上的3D打印技術(shù)，其實就在我們身邊。現(xiàn)在的3D打印機，不僅可以打印工藝品、玩具，也可以跨界食品，全自助打印出你的“蕉綠”。
作為杭州盼打科技有限公司創(chuàng)始人董事長兼CEO，90后李景元用了9年時間，和團隊的小伙伴們，從杭州出發(fā)，要將3D打印機帶到生活中的每個角落。
打印巧克力、玩具，甚至印章
“3D打印原本服務(wù)工業(yè)多一些，但是我們年輕人嘛，總是想探究更多可能性。”李景元是上海人，2011年保送到浙大，學的是工業(yè)設(shè)計。因為專業(yè)的原因，他成了國內(nèi)最早一批接觸到3D打印設(shè)備的人。
李景元解釋，3D打印本身有比較大的可塑性，因此，自己想嘗試將這個技術(shù)應(yīng)用到與生活相關(guān)的“衣食住行”，尤其是食品3D打印。
說起來簡單，這背后當然還是有門檻。
2014年開始研發(fā)，足足兩年后，李景元推出了第一款設(shè)備。
李景元說，3D打印機的核心技術(shù)主要包括硬件、軟件以及材料。以材料為例，李景元先后嘗試過上百種食材，最終選擇了20多種，包括餅干、紫薯等。其中，巧克力因穩(wěn)定性、塑形性較好，保質(zhì)期較長，最受歡迎。
不過，跟普通巧克力不同，3D打印機用到的巧克力材料需要特別定制。
“我們跟亞洲最大的巧克力工廠天舜集團共同研發(fā)，雙方搭建了一條生產(chǎn)線，油脂和可可都是定制的。” 李景元說。
2018年，國內(nèi)首款“盼打”自助式3D甜點販賣機上市，主打新穎、科技和體驗，針對商業(yè)綜合體、電影院和游樂園等，提供在線DIY交互功能創(chuàng)作食品造型，顧客只需等待幾分鐘即可獲得個性化的甜點，并且通過3D打印、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，將IP與巧克力相結(jié)合，為客戶定制個性化的潮流食品。
好產(chǎn)品，市場會說話。
李景元帶著他的產(chǎn)品，火到了央視，火進了亞運。去年杭州亞運會上，這臺巧克力3D自助打印機成了亞運村里的大網(wǎng)紅。很多運動員3D打印了他們的人像、杭州地標巧克力，實時生成，線下體驗感極強，大家都很驚喜。
這也給了李景元更堅定的信心。新技術(shù)跟市場認證，結(jié)合反饋，優(yōu)化迭代，能給更多的文旅場景帶來不同的體驗感。
李景元透露，就在最近，西泠印社新投放了一臺設(shè)備，可以打印個性化印章。
9998個微信好友是什么感覺
“為社會創(chuàng)造價值，順便交個朋友。”這句話一直是李景元的微信個性簽名。李景元覺得，把前沿科技應(yīng)用到生活中，消費者獲得體驗和快樂，創(chuàng)業(yè)最理想的狀態(tài)莫過于此。
創(chuàng)業(yè)這一路，李景元緊跟時代發(fā)展浪潮，蒸蒸日上，充滿能量。“大家在一起努力地工作，這一點杭州創(chuàng)業(yè)圈的氛圍很濃。”
李景元喜歡交朋友，微信好友很早就滿了。“因為是在杭州，才有這個機會認識這么多共同的老朋友，9998個，你看，這是入駐菜鳥智谷后，在園區(qū)晚宴上認識的隔壁公司老板，后來發(fā)現(xiàn)他跟我的老師也是好朋友。大家互相交流，可以少走彎路。”
在杭州這座包容的城市里，無數(shù)科技公司的種子在這里生根發(fā)芽，蓬勃生長。不久前，隨著團隊的壯大，李景元帶著小伙伴們搬到了菜鳥智谷產(chǎn)業(yè)園。“這里的地理位置很不錯，園區(qū)的系統(tǒng)生態(tài)、配套設(shè)施完善，喝茶吃飯洽談，足不出園都能解決。”
最重要的是，“在這里有家的感覺，很暖。”李景元解釋，物業(yè)服務(wù)人員溝通及時愉快，另外，還無償幫助企業(yè)跟當?shù)卣畬樱瑺幦〉搅瞬簧僬叻矫娴膬?yōu)惠。
當然，還有園區(qū)的各種落地活動也吸引了李景元。“我始終認為，只有交流才能碰撞出火花。”
在杭州，尋找更多創(chuàng)業(yè)搭子
創(chuàng)業(yè)9年，李景元最大的感悟是，要有一顆堅持的心，“開玩笑說，我這叫盲目自信。”
李景元觀察過，經(jīng)常換賽道的人成功概率并不高，只有長期扎根下去，才能形成一定的壁壘，在商業(yè)環(huán)境中存活下來。
發(fā)展至今，盼打3D打印機線下鋪設(shè)了3000多臺設(shè)備，覆蓋全國近70%的省份，場景包括景區(qū)、電影院、商場，博物館等。在專業(yè)實驗領(lǐng)域，有300 多所科學院所在使用盼打的產(chǎn)品，另外，設(shè)備已經(jīng)出口了25個國家（地區(qū)）。
“國內(nèi)我們一直排第一，去年年產(chǎn)值7000萬元，今年有望達到1個億規(guī)模。”按照李景元的設(shè)想，短期規(guī)劃方面，要把規(guī)模做大做強，從3000臺變成30000臺，長期來看，現(xiàn)在一天一萬人使用，未來希望能服務(wù)1億人。
“立足杭州，走向世界。”這句話看似很大，但不是說說而已。李景元解釋，對于盼打來說，外貿(mào)是戰(zhàn)略重要一環(huán)，必須要擁有國際化視野。“全球市場足夠大，未來希望能結(jié)識更多出海搭子，從杭州出發(fā)，抱團出去，一起服務(wù)國外的渠道商、供應(yīng)商和消費者。”李景元說。
李景元是新杭州人，他告訴記者，自己接觸下來發(fā)現(xiàn)，老一輩浙商身上有很多值得自己學習的地方，他們對于工作很投入，堅守創(chuàng)業(yè)初心，“而且很有人情味，不是冷冰冰的商業(yè)往來，愿意培養(yǎng)年輕人，他們帶著我，投資我，支持我。”
]]>2022國際未來農(nóng)業(yè)食品百強榜從9月開始征集，歷時3月，經(jīng)過推薦、申報、初選、復核等程序，結(jié)合公司專利情況、產(chǎn)品發(fā)展、核心團隊、合作伙伴、行業(yè)格局、企業(yè)聲譽、機構(gòu)規(guī)模等維度信息最終確認。本次發(fā)布的榜單包括“中國未來農(nóng)業(yè)100強榜”“中國未來食品100強榜”“海外農(nóng)業(yè)食品100強榜”，和數(shù)字農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)服、種業(yè)創(chuàng)新、生物合成若干細分領(lǐng)域榜單，以及年度領(lǐng)袖企業(yè)、年度創(chuàng)新企業(yè)、年度投資機構(gòu)、年度人物等若干年度獎項。
杭州時印科技有限公司憑借在食品3D打印領(lǐng)域多年的深耕發(fā)展，為未來農(nóng)業(yè)食品的應(yīng)用創(chuàng)新提供了新的發(fā)展思路，榮幸榮膺2022年度中國未來農(nóng)業(yè)食品創(chuàng)新Top20
時印科技成立于2015年，核心團隊來自浙大系，是國內(nèi)最早一批專業(yè)從事食品3D打印業(yè)務(wù)的公司之一，致力于通過智能制造的方式，滿足人們對飲食的個性化需求。2016年，時印科技首款多功能食品打印機SHINNIOVE正式上市，可以打印巧克力、奶糖、餅干、糕點、糖果等五大類十多種食材，獲得業(yè)內(nèi)和市場的好評。時印科技不斷強化技術(shù)優(yōu)勢，已經(jīng)申請20多項專利，掌握該領(lǐng)域的核心專利與技術(shù)訣竅。
多年來，時印科技深耕餐飲市場，國內(nèi)外廚師可以使用食品3D打印機打印造型豐富、千變?nèi)f化的餐飲甜點裝飾，充分發(fā)揮想象力，告別重復、復雜的手工創(chuàng)作。時印科技占據(jù)國內(nèi)市場領(lǐng)先地位，同時已成功出口至美國、比利時、加拿大、荷蘭、德國、沙特、印度、韓國等二十多個國家和地區(qū)。
2019年時印科技推出了面向C端無人值守的巧克力3D打印自助售賣機品牌“盼打”。“盼打”配備自助打印系統(tǒng)，從設(shè)計、支付到打印一氣呵成，經(jīng)營者無需值守。同時，每臺終端有智能財務(wù)管理后臺，可以實時看到點位的打印數(shù)量和營收狀況，方便管理。“盼打”已面向全國市場投放和區(qū)域合作，目前在北京、上海、重慶、西安、青島、溫州、昆明等全國超過40座城市設(shè)有代理，累計完成超過1000臺“盼打”自助式設(shè)備的投放。
7月12日，西北工業(yè)大學本科錄取通知書樣式發(fā)布。除體現(xiàn)學校航空、航天、航海的特色外，該錄取通知書還藏著一份“驚喜”。
“憑錄取通知書，2023年本科新生在報到現(xiàn)場可以抽取專屬盲盒。”學校招辦相關(guān)負責人介紹，盲盒內(nèi)容包括：殲20Q·3D打印楊偉總師簽名版模型、運-20Q·3D打印唐長紅總師簽名版模型、直20Q·3D打印鄧景輝總師簽名版模型等。
備受學生“追捧”的3D打印，也稱增材制造，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。
打印食物、打印火箭、打印汽車……萬物皆可3D打印。在數(shù)字經(jīng)濟方興未艾、智能制造大行其道的背景下，3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正悄然提速。
3D打印食品
近年來，在環(huán)保、健康、安全、效率的新型飲食理念指引下，創(chuàng)新食品3D打印迅速崛起。
浙江省科技館的參觀者發(fā)現(xiàn)，科技館內(nèi)六臺巧克力3D打印機給他們提供了更新潮的科普體驗。
“參觀者有多種選擇，可以打印出宇航員、飛碟、火箭或坦克等多種造型的巧克力。”作為設(shè)備的提供方，杭州時印科技有限公司CEO李景元告訴《瞭望東方周刊》，3D打印給食物帶來更加豐富的造型、更富吸引力口感的同時，也讓參觀者更有興趣了解科技知識。
據(jù)介紹，這款“盼打”自助式巧克力3D打印機從設(shè)計、支付到打印一氣呵成，經(jīng)營者無需值守，可廣泛應(yīng)用于科技教育、文旅和商業(yè)綜合體等領(lǐng)域。
在文旅類場景里，巧克力3D打印已十分常見。
中國國家版本館杭州分館文潤閣的文創(chuàng)空間，就給參觀者提供了3D打印“文物巧克力”的新選擇。參觀者通過微信掃碼選擇自己喜歡的模型進行現(xiàn)場打印，只需等待三至五分鐘，就可以打印出版本館建筑模型或者戰(zhàn)國越王青銅劍等以館藏文物為原型的精致巧克力。
在蘇州博物館、南京博物院和云南省博物館里，參觀者可以打印出博物館藏品造型的巧克力；在上海海洋水族館里，則可以打印出海馬、魔鬼魚、鯨魚、烏龜、海豚等海洋生物造型的巧克力。
“在銀泰、萬達等商業(yè)綜合體場景里，我們會結(jié)合時尚的IP內(nèi)容，打造IP造型的3D食品；熱門電影上映期間，我們還會做電影里的人物造型巧克力。”李景元說。
火箭、汽車皆可打印
“目前，3D打印技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，涉及我們?nèi)粘Ｉ钪械囊率匙⌒小⒑教臁⑵囍圃臁⑨t(yī)療、建筑等方面。”東南大學材料科學與工程學院教授張亞梅告訴《瞭望東方周刊》。
2023年，當?shù)貢r間3月22日，世界首枚3D打印火箭“人族一號”第三次嘗試發(fā)射，但未能成功進入軌道。美聯(lián)社報道稱，“人族一號”火箭高33.5米，85%的組成部分由3D打印而成，連火箭的發(fā)動機也由3D打印技術(shù)制造。
在新能源電池、文物修復、人類器官等領(lǐng)域，3D打印也在不斷嘗試和實踐。
“我們的‘玲瓏’系列超微型3D打印電池，是專為植入式醫(yī)療機器人開發(fā)的定制化電池。由于醫(yī)療機器人體積小，需要的電池體積更小，目前只有3D打印技術(shù)能夠解決這種三維尺寸小于4毫米的電池一體化制造及封裝難題。”高能數(shù)造（西安）技術(shù)有限公司首席運營官令旗告訴《瞭望東方周刊》。
據(jù)介紹，該公司還制作過一款體積小、續(xù)航久、放電倍率高的微型電池。借助這種3D打印電池的幫助，膠囊機器人可對人體消化道內(nèi)部細節(jié)進行視頻觀測，為醫(yī)生診斷提供更加可靠細致的信息。
在安徽，合肥悠遙科技公司的輕型電動汽車——XEV-YOYO，是全球第一款車身內(nèi)外飾件都使用3D打印技術(shù)量產(chǎn)的電動汽車；洛陽龍門石窟里，借助數(shù)字化3D打印技術(shù)，一尊流散百年的無量壽佛實現(xiàn)了“身首合璧”；為了讓更多人了解山東省省級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護項目萊西木偶戲，萊西木偶戲第五代傳承人姜玉濤運用3D打印制作木偶內(nèi)部機關(guān)軸承，提升了木偶表演的難度和視覺效果……
2月13日，山東青島城市傳媒廣場云岡石窟藝術(shù)館，3D打印的云岡石窟第3窟，9.93米的主佛阿彌陀佛造像面部圓潤豐滿，神態(tài)超然
3D打印已經(jīng)成為人們身邊的高科技，進入尋常百姓家，改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>
顛覆傳統(tǒng)制造
在2023中關(guān)村論壇展覽會的重慶展區(qū)內(nèi)，一臺3D打印設(shè)備引來群眾紛紛駐足。
這臺可實現(xiàn)2微米超高精度3D打印的精密設(shè)備，來自重慶摩方精密科技股份有限公司。
據(jù)了解，該款3D打印設(shè)備采用了面投影微立體光刻技術(shù)，使用了高精度紫外光刻投影系統(tǒng)——將需打印的模型分層投影至樹脂液面，即可快速微立體成型，實現(xiàn)從數(shù)字模型加工成三維復雜的工業(yè)樣件。
與傳統(tǒng)打印技術(shù)相比， 3D打印因有立體構(gòu)型，需事先用計算機輔助設(shè)計軟件創(chuàng)建三維模型，然后把原料裝入機身，通過計算機控制，用激光注射器將原料一層一層累積起來，把計算機上的藍圖變成實物。整個過程中，計算機會自動計算每個步驟的尺寸和位置，確保制造之物的精準。
“3D打印技術(shù)相對于傳統(tǒng)的制造技術(shù)，其突出的優(yōu)勢是不需要模板，可以直接通過打印機進行逐層打印堆疊，從而實現(xiàn)制造。” 張亞梅告訴《瞭望東方周刊》，這種先進的工藝，對于各種異形構(gòu)件或者器件的生產(chǎn)而言，優(yōu)勢尤為明顯。
“首先是不需要模板，實現(xiàn)了設(shè)計的自由；其次是可以直接打印，既節(jié)省了模板材料，也節(jié)省了人工，提高了制造效率。” 張亞梅稱，目前，全球范圍都存在制造工人短缺的問題，而3D打印制造技術(shù)很好地解決了這一社會性難題。
“購入3D打印機后，以前需要六萬元購買的機器配件，現(xiàn)在幾百元就可以打印出來。”走進億滋（蘇州）食品有限公司的燈塔工廠，廠長李云龍對《瞭望東方周刊》說，以前論件買零件，現(xiàn)在按斤買塑料線，工廠已節(jié)省了數(shù)百萬元（人民幣）。
“傳統(tǒng)的烘焙類產(chǎn)品，人們都是用手工制作。現(xiàn)在，我們可以通過數(shù)字化方式將其呈現(xiàn)。”李景元表示，一臺食品3D打印機可以做20多種不同類型食品——把食材配方做成打印“墨水”，輸入食譜，按下按鈕，余下的烹制可以全交給程序。
據(jù)李景元介紹，食品3D打印機工作的原理是將原材料通過一定的溫度融化，利用高通量3D打印噴嘴從底部開始一層層堆積成型，實現(xiàn)高立體效果。食品3D打印機可打印出消費者喜歡的不同形態(tài)產(chǎn)品，不僅方便快捷，還能實現(xiàn)自定義個性化操作。
3D打印技術(shù)為低成本、高效率地制造具有獨特結(jié)構(gòu)和高性能的電池，也開辟了新途徑。“電極生產(chǎn)需要涂布、烘烤、錕壓、分切、卷繞或疊片等五六個制造環(huán)節(jié)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、能耗高、占地面積大，且不具備柔性產(chǎn)能。” 令旗告訴《瞭望東方周刊》，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，他們研發(fā)的全新一代電池3D打印設(shè)備，可實現(xiàn)10μm級高精度、高設(shè)計自由度的全固態(tài)電池一體化智造。
據(jù)介紹，該款設(shè)備具有廣泛的材料適配性，無需特殊改性調(diào)整，即可直接使用不同材料實現(xiàn)電池的一體化制造，可為電動汽車、電動航空、智能穿戴設(shè)備等領(lǐng)域提供更優(yōu)質(zhì)的電池產(chǎn)品。
“和傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，3D 打印給電池制造帶來的優(yōu)勢包括流程更加快速簡單、成本更加低廉、可定制、更智能、更安全。尤其值得一提的是，通過3D 打印一體化完成復雜電極結(jié)構(gòu)的制備，還能實現(xiàn)低污染和低能耗。”令旗說。
瓶頸亟待突破
我國高度重視3D打印技術(shù)發(fā)展。
2021年3月，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》發(fā)布，明確發(fā)展增材制造在制造業(yè)核心競爭力提升與智能制造技術(shù)發(fā)展方面的重要性，將增材制造作為未來規(guī)劃發(fā)展的重要領(lǐng)域。
在地方政策層面，廣東、江蘇、重慶、浙江、山東、上海、陜西等多地政府都在政策文件中明確了增材制造在整體高端制造業(yè)發(fā)展中的重要地位。
在政策的助推下，國產(chǎn)3D打印機不斷涌現(xiàn)，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用迅速擴大。
中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書處郭丹表示，盡管全球風投機構(gòu)的投資動作不斷放緩，但國內(nèi)機構(gòu)對于3D打印產(chǎn)業(yè)的投資仍保持平穩(wěn)增長。
郭丹說，2022年，我國3D打印企業(yè)融資總額達到64億元，相比2021年的48億元增長了33%。
中國工程院院士、西安交通大學機械學院原院長盧秉恒教授被稱為“中國3D打印之父”。他認為，中國3D打印技術(shù)的科研水平已居世界前列，但在工藝裝備、工程應(yīng)用方面還有很大的發(fā)展空間。為此，中國3D打印技術(shù)需要制定技術(shù)發(fā)展路線圖，規(guī)劃基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)化、工程應(yīng)用的發(fā)展路線，從而使其真正產(chǎn)業(yè)化。
盧秉恒表示，3D打印技術(shù)為高端制造提供了新路徑。萬物皆可3D打印，要合理地運用不同的制造方式，發(fā)揮各自優(yōu)勢來進行產(chǎn)品生產(chǎn)。
3D打印的發(fā)展尚存在一些瓶頸。
“在一些領(lǐng)域，尚需加強增強工藝與3D打印工藝的協(xié)同。但實際上，協(xié)同并不容易，有些增強措施會干擾打印過程。” 張亞梅對《瞭望東方周刊》舉例道，在3D打印建筑領(lǐng)域，鋼筋增強3D打印混凝土就存在明顯的問題，打印出的產(chǎn)品性能遠不如傳統(tǒng)方式生產(chǎn)的鋼筋增強混凝土。
此外，由于3D打印采用的是層層堆疊的建造方式，界面問題成為一個普遍難題。
“雖然技術(shù)上有解決界面問題的策略，但大尺寸打印時，往往問題較為復雜，還需要從材料、工藝等方面系統(tǒng)解決。” 張亞梅說。
在應(yīng)用過程中，3D打印技術(shù)如何做好知識產(chǎn)權(quán)保護，也備受關(guān)注。對此，北京三帝科技股份有限公司創(chuàng)始人、董事長宗貴升在2023中國經(jīng)濟傳媒大會上提出了兩個建議：一是通過融合區(qū)塊鏈技術(shù)的方式進行保護；二是在法律上對原創(chuàng)的知識產(chǎn)權(quán)申請專利保護。
“隨著3D打印技術(shù)成本的逐步下降，不少3D打印產(chǎn)品的價格已經(jīng)接近甚至低于傳統(tǒng)制造的價格。我相信，五年內(nèi)，3D打印技術(shù)將覆蓋大部分制造領(lǐng)域。” 李景元表示，未來， 3D打印技術(shù)將更好地造福人們的生活。
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