3D打印技術雖在國內還未普及,但產業鏈正在形成,中國3D打印技術產業聯盟前不久也在北京成立。近期的英國《經濟學人》雜志,還給3D打印技術扣上了“第三次工業革命重要標志”的帽子。
實地探訪3D打印制造
美國科幻作家羅伯特·希克利在其小說《萬能制造機》中描述的諸多細節就好像現在的3D打印機?;蛟S他未曾想到,現在還真出現了類似的機器。
10月24日,記者走進位于DRC北京工業設計創意產業基地的一家3D打印服務中心,墻壁的一側擺放著用石膏、塑料或樹脂打印出來的動漫人物、立體人像工藝品以及像扳手這樣的模具。而房間的另一端,一臺3D打印機正在塑造“翅膀”的零部件,將被拼裝在一個鳳凰模樣的工藝品上。
這臺機器的成型倉溫度高達310℃,密閉盒內的絲狀塑料依電腦程序路徑指引,通過高溫熱熔噴頭在一個可升降平臺上像作畫高手一般,層層噴涂、堆疊,由點堆積成面,由面堆積成實體,最終固化成型。24小時之后,尺寸同為長15mm、寬10mm、高100mm的十多個零部件噴涂完成。
亞洲制造業協會首席執行官、中國3D打印技術產業聯盟副理事長羅軍告訴記者,3D打印技術的學術名稱為快速成型技術,也稱為增材制造技術,誕生于上世紀80年代。美國斯川塔斯(Stratasys)公司在1992年賣出了第一臺商用3D打印機。這項技術應用計算機軟件,設計出三維立體的加工樣式,然后通過3D打印機,用液化、粉末化、絲化的固體材料逐層“打印”出立體的產品。
之所以使用“打印”一詞,其原理與傳統打印機是相似的,都通過電腦操作完成。但本質不同,傳統打印機里面裝的是墨粉,而3D打印機里面則是一個龐大的材料系統。這個系統里面是根據產品需要而配備各種材料,包括光敏樹脂、塑料、尼龍,甚至是金屬。
經營上述3D打印服務中心的是北京上拓科技有限公司。當然,如果你想依據自己的面貌和身材打造一個立體玩偶,在這里也可以實現。
一臺3D打印機正在打印石膏材制的人像
該公司技術部經理侯賀杰說,像這種定制化的服務模式在歐美國家已非常流行,人們能自己設計三維圖樣,或是委托相關3D打印公司,或是通過在線3D打印服務網站,為自己或他人定制物件。
效率為王省錢省時間
相比傳統制造,3D打印有其獨特的優勢。
侯賀杰所在的技術團隊曾為客戶制作了一件結構復雜的3D打印模具,尺寸為長288mm、寬153mm、高67mm,使用的是熔融擠壓堆積成型工藝(簡稱FDM)打印制作,耗費時間約為40小時,花費3000元,如果同樣的模具采用傳統制造方法,需要耗費30天左右的時間,花費在10000元左右。#p#分頁標題#e#
對比可以看出,3D打印在時間和費用上都比傳統模具更占優勢,在用于新產品的驗證開發上,可以很大程度地節省項目的時間和費用。
華中科技大學材料科學與工程學院副院長、中國3D打印技術產業聯盟第一副理事長史玉升,長期從事快速制造的教學和科研工作。他在接受《中國科學報》記者采訪時表示,通俗點說,過去的傳統制造方法,比如采用模具,把金屬或塑料熔化后灌進去,從而得出零件,這對復雜的零部件加工而言非常困難。這種時候,3D打印的技術優勢就能凸顯出來。
美國通用電氣公司向史玉升團隊定制過一款零件,是鎢鎳材料制造0.1毫米壁厚的網格結構金屬零件,兩片手機芯片大小的立體空間擁有多達156個微細網格。
3D打印機激發了人們的想象力。工程師們可以用其打印模具,“極客”牙醫可用它來打印假牙,汽車維修公司可以用其來打印稀缺的汽車零部件,而不是忍受全球物流的煩瑣和時間消耗。另外像捷豹、路虎等汽車生產商,其所用環氧樹脂基復合材料所制部件中已有超過三分之一通過3D打印機生產。
今年7月,美國宇航局(NASA)在地球上進行低重力拋物線飛行過程中,測試了3D打印機?;蛟S宇航員們以后能用3D打印機來制造發射時遺漏的設備或物品。
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