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巧克力、金手镯、汽车、战斗机……都是3D打印的?

标签: 3D打印应用
发布时间: 2015-02-12 16:56 来源: 3D沙虫网 作者: kkk 点击: 我要评论 条评论)

“如果有一天,你洗完衣服发现晾衣架少了一个,不用往楼下超市跑,到3D打印机前输入颜色、图案、大小……一杯茶的功夫不到,为你私人定制的衣架就新鲜出炉了。”在赵凯眼中,3D打印机的未来应该像《宝葫芦的秘密》里王葆的宝葫芦。“何止是衣架,玩具、冰箱、电视……想什么,咱们就能打印什么。”

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大概两年前,3D打印—这个“听起来就充满想象力”的词汇开始通过媒体陆陆续续地蹦进了大众视野。实际上,这项技术兴起于20世纪90年代中期。1986年,世界第一台商业3D印刷机诞生在美国,24年后,世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。

在3D打印技术领域,中国虽然起步较晚,但广阔的市场使得近两年从事3D打印的企业雨后春笋般地涌现,或是通过设备引进,或是通过技术合资。意造网就是其中的代表。

3D打印就是x、y轴加一个z轴

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作为意造网技术高级工程师,讲起3D打印技术赵凯头头是道。“用咱们传统家用的打印机打出的文字和图片,相当于x、y轴构筑的一个平面。而3D打印就是在这基础上,增加一个z轴。一层一层打印堆积,最终堆出一个立体造型来。”

在一个最简单的3D打印成型平台上,赵凯现场演示了一枚U盘的制作过程。首先,在平台上输入U盘的三维模型(可以自己设计成各种造型),然后一只激光笔在电脑的操控下开始在平台上轨迹运动,“油墨”会在运动的同时滴落在轨迹上,由此反复运动……油墨越堆越厚,直到堆积成为一个立体造型。经过后期抛光打磨,U盘大功告成。

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“普通打印机的油墨的成分都是一样的。但因为具体打印的实物材料各有不同,3D打印机的‘油墨’各不相同。”赵凯告诉我,最常用的打印材料是聚丙烯,也就是俗称的塑料,常用的模型都是用他来打印。除此之外,还有光敏树脂、ABS、全彩砂岩、尼龙、金属、红蜡等各式各样的1500多种材质,价格也是从100元/kg(塑料)到5000元/kg(钛合金)不等。

不同的油墨就要搭配不同的打印技术、不同的打印机。熔融沉积适用于热塑性塑料、电子束自由成形适用于大部分合金、粉末层喷头适用于石膏粉、数字光处理适用于光硬化树脂……打印机的价格也从几千元的民用型到近千万的工业制造型不等。

从U盘到歼30战斗机 都有3D打印

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目前市面上最常见的3D打印产品,是人像。赵凯说,通过扫描仪可以得到人物的三维模型数据,然后用全彩砂岩材料,可以打印出来0.1mm精度、600万像素的人像。如果按照正常成年人的一根头发直径约为0.07mm来算,目前通过3D打印的人像,可以说是毫发毕现。

虽然,意造网在北京、武汉等地的门店里,3D打印人像的生意络绎不绝,甚至不少影视明星也慕名前来。“但这远远不是3D打印技术的全部,只能算是冰山一角。”赵凯说,尽管我们可能还没有察觉,但3D打印技术已经慢慢地进入到了我们饮食起居的各个层面。“你的男朋友送给你一盒印着自己头像的巧克力,和一个刻着名字的戒指,也许他们也是3D打印的;你去地产公司看楼盘,也许那个沙盘模型就是3D打印的;你给自己的新家装潢添置家具,一些造型复杂、奇异的台灯、香薰、雕塑、工艺品摆件,也许都是3D打印制作的。”

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在医疗领域,去年8月,北京大学研究团队全球首次成功地为一名12岁男孩植入了3D打印脊椎;在建筑领域,去年8月,10幢3D打印建筑在上海张江高新青浦园区内交付使用,作为当地动迁工程的办公用房,10幢小屋的建筑过程仅花费24小时;在航空领域,美国宇航局的工程师们刚刚完成了3D打印火箭喷射器的测试,据赵凯透露,中国的歼30战斗机中也有3D打印的零部件。

如果3D打印普及到可以造把手枪……

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相比于传统工业制造,3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体,从而极大地提高劳动生产率和降低生产成本。传统的大规模生产建立在组装线基础上,在现代工厂,机器生产出相同的零部件,然后由机器人或工人组装。3D打印机通过分层制造可以同时打印一扇门及上面的配套铰链,不需要组装。节省了时间和人力成本。

其次,传统制造而言,物体形状越复杂,制造成本越高。对3D打印机而言,制造形状复杂的物品成本不增加,制造一个华丽的形状复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能或成本。同时,打印的精度也更高。

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第三,3D打印机可以按需打印。即时生产减少了企业的实物库存,企业可以根据客户订单使用3D打印机制造出特别的或定制的产品满足客户需求,所以新的商业模式将成为可能。

“不过,3D打印还不能完全替代现有的生产模式。”赵凯说,比如,针对同一产品的大批量生产,3D打印的成本就比用模具生产成本高很多,时间也长很多。同时,受制于材料的原因,目前并不是生活中的任何产品都可以用3D打印生产出来;受制于打印机大小的因素,目前能一次成型打印出最大的物体只能在两米左右。

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宝葫芦给王葆带来了“呼风唤雨”的快乐之后,却同时惹来的不少的麻烦甚至灾难。3D打印技术蓬勃发展的同时,我们也要为其可能带来的不利影响做好准备。

在过去的几十年里,音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3D打印技术也会涉及到这一问题。人们可以随意复制任何东西,并且数量不限。如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权?

2014年10月20日,日本一大学职员用3D打印技术制造出了一把手枪因而被判处有期徒刑两年,这一案件引发了世界范围内的讨论。目前,包括我国在内的很多国家对于3D打印这一新生事物的法律法规存在空白。据赵凯介绍,3D打印下一个突破可能是通过细胞的提取打印人体器官,这会不会引起新的伦理、道德纠纷,仍然需要法律法规的约束。

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不过,当世界以一辆3D打印的汽车、第一台3D打印的笔记本电脑、第一栋3D打印的楼房、第一件3D打印的百褶裙相继出现在我们视野里时,没有人再怀疑这项技术将颠覆工业生产,甚至给改变人类生活。

科幻小说里曾经的一幕幕场景,已经逐渐成为了我们身边触手可及的现实。并且,这速度会越来越快。

(责任编辑:admin)
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