3D打印农业方面的发展现况

农耕是一项非常辛劳的工作，中国是全世界人口最多的国家，中国是传统的农业大国，如何制作出有效的农具，提高农作物种植生产效率，是一个很迫切的问题，南极熊之前报道过几例通过3D打印技术来改进农具的案例，3D打印机最大的优势体现在产品研发和试验阶段。长期以来，由于农业机械工作对象的复杂性，在科研、开发过程中，以水泵叶轮为代表的模具形状复杂。这些原型的制作非常麻烦，往往是先开模具，然后再做出样品，而运用3D打印技术，无需开模具，可以把制造时间降低。
美国农业科学家3D打印捕虫器以防治虫害
逼真微缩3D打印模型助农业设备公司完美展示生产线

北京市中农富通园艺有限公司（以下简称“中农富通”）是一家以中国农业大学、中国农业科学院、北京市农林科学院、北京农学院等科研院校为技术依托的农业高科技企业。同时，也是国内最早投入农业3D打印研究的企业，在2016年10月份举办的北京国际农业农产品展览会上，中农富通展出的“3D生物打印机吸引了不少人的眼球。他们的研究顾问便是周惠兴。周惠兴早期的研究是直线电机和精密运动控制，2013年他首先将直线电机技术应用于3D生物打印领域。2015年10月份由国家863项目支持，周惠兴及四川蓝关英诺联合研制的首台3D生物血管打印机问世。同时，他开始将3D打印技术应用于不同的工业领域。

2013年，周惠兴在学校组织的一次会议上听同事说到，我国的农机装备造价高昂，工艺复杂，不能很好的满足我国农业发展的要求。同事的话给长期从事3D打印研究工作的周惠兴提了个醒——何不用3D打印技术完成农机装备的复杂部件制造工作。由此，周惠兴开始了农业领域的3D打印技术研究。2015年，通过同校老师的推荐，中农富通了解到周惠兴在做3D打印的研究工作，便邀请他去公司做演讲。演讲之后，周惠兴成为了中农富通3D打印技术的研究顾问。并且在2016年年初，中农富通正式拨款启动研发项目，中农富通负责3D打印项目的工作人员说：“目前，公司主要在农机装备、园艺观赏、食品等三个方面进行研究。食品的3D打印尚未成熟，但是农机装备和园艺观赏已经有了一定的系统性研发，我们会根据客户需要来进行定制化打印，这样会更符合市场一些。尤其是农机装备零部件的打印更是如此。”中农富通将为农机及国内创新教育领域提供3D打印技术服务。

3D打印改变农机制造
农业机械的作业对象为生物及其生长的环境，如种子、作物、土壤、肥料、农药等，由于它们品种繁多、形状复杂、物理机械性质多变并且软弱易伤，所以为满足各项作业的农业技术要求，农业机械的研发相当复杂。同时，农业机械作业过程中许多的作业环节，因各地自然条件、作物构成和耕作制度的差异，造成了农业机械的多样性。使得农业机械研发项目必然种类繁多、研发面广、成本高。

长期以来，由于农业机械工作对象的复杂性，在科研、开发过程中，以水泵叶轮为代表的模具形状复杂。这些原型的制作非常麻烦，往往是先开模具，然后再做出样品，而运用3D打印技术，无需开模具，可以把制造时间降低。周惠兴认为，3D打印可以改变传统的设计流程和制作工序。在设计方案综合比较时，运用3D打印直接打印出设计模型，不仅可以直观地进行结构方案比较，而且还可以多角度进行技术分析。

随着汽车模型的旋转，周惠兴说到：“在样机设计时，传统方法主要考虑生产工艺能否实现，而运用3D打印，将会颠覆这一设计思路，样机设计时不再过份考虑生产工艺问题，而可以进行优化设计。在复杂件制作这个环节，传统的方法往往是先做模具，再做出样品，运用3D打印无需模具，就可以短时间制造出实际零件出来。”

山西省农业机械化科学研究院副院长裴进灵曾公开表示，一些好的设计理念，无论其结构和工艺多么复杂，均可利用3D打印技术，短时间内制造出来，从而极大地促进了产品的创新设计，有效克服我国农机工业设计能力薄弱的问题。

对于3D打印应用于农业机械研发中，对农机设备产生的影响。裴进灵将其概括为四个可以：可以使设计模型更加直观，设计更有效率；
可以使研究中零件的三维实体设计更容易变为实物，提高研究阶段效率；
可以使样机试制更快捷地完成，缩短样机试制周期；可以为田间试验故障零件，短时间改进、制造、替换；
可以快速更改技术细节，提高生产效率。

挑战传统的3D打印食用技术

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3D打印技术除了在农机方面的应用，3D食品打印也正以迅雷不及掩耳之势刷新人们的认知。2017年1月12日，南极熊获悉，国内智慧商用3D打印技术引领者海芯科技宣布获得千万人民币的投资，海芯科技的初创团队是由十余名清华大学校友联合构建的。这家专注于构建极致3D打印体验与闭环生态的高科技企业，立志成为3D打印领域的Windows，通过图形化的操作系统真正让所有非专业用户都能使用3D打印机。目前主要产品包括Neobox、NeoboxO、三弟画饼煎饼打印机等硬件、NeoboxOS操作系统以及3D打印工厂APP。

目前，Neobox已经应用于全国范围内的各行各业，尤其在教育领域，中关村二小、张家港外语学校、江西省科学院、中国科技馆等都在借助Neobox积极推进自身以及3D打印事业的发展。而三弟画饼则早已成为食品3D打印领域的代表性品牌，多次被央视报道，并独立获得上千万投资。这次的投资案在资本寒冬下给2017年的3D打印行业开了个好头。过去几年，很多组织、公司甚至个人都开始研究新型的3D打印食物。美国国家航空航天局也曾委托研究人员开发3D食物打印机。

与此同时，由于3D打印技术释放了各种设计的可能性，厨师和餐馆也对此青睐有加。伦敦的一家3D打印餐厅FoodInk，已经凭借其富有艺术性和创造力的餐盘上了头条虽说3D打印食物这一项技术发展迅速，然而主流消费者似乎并不买账。堪培拉大学的研究员DeborahLupton和BethaneyTurner做了一项关于3D打印食品前景的调查。调查结果显示，被调查者没有一个人听说过3D打印的食物。

大多数参与者认为3D打印过程有点像转基因，尤其当实验室培养的肉类也被用到打印过程中的时候。在一个宣扬自然和有机的社会思想中，人们对从3D打印机里生产出来的食品多少会有些担心，他们认为这个生产过程“不自然”。

周惠兴说：“其实3D打印食品目前在我们国家并不太普遍，技术上也处在实验和研发阶段，这个过程的普及可能需要几年的时间。但要相信3D打印出来的食品，是可以消费的。我们正在和中国农业大学食品学院一起研究可根据消费者情况而自动配置营养成分的食品打印机，未来它将成为一个普通的家用电器为普通百姓服务。对于3D打印，目前需要大量专业人才，为此，我们和中农富通联合成立了一个培训班，专门培养3D打印方面的人才，因为，教育是万物始源之本。”

现在，周惠兴的研究工作正在如火如荼的进行着，对于农业3D打印的未来，他认为很乐观，周惠兴说：“去年，李克强总理专门召集相关部门领导学习3D打印便是很好的证明。”目前，周惠兴团队也可以为大中小学提供3D打印创新实验室建设方面的服务工作，从中小学开始培养创新创业方面的人才。他们还设计了3D打印玩具赛车项目，以便让更多的人，尤其是年轻人理解3D打印技术，并投入到这一未来的先进制造项目领域。


来源：中国农村科技