|
“3D打印”是通俗的叫法，學術名稱為快速成型（RapidPrototyping，RP）技術，也稱為增材制造技術，是一種不再需要傳統的刀具、夾具和機床就可以打造出任意形狀，根據零件或物體的三維模型數據通過成型設備以材料累加的方式制成實物模型的技術。它可以自動、快速、直接和精確地將計算機中的設計轉化為模型，甚至直接制造零件或模具，從而有效地縮短產品研發周期、提高產品質量并縮減生產成本。 3D打印機出現在上世紀90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術的快速成型裝置。它與普通打印機工作原理基本相同，打印機內裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。這打印技術稱為3D立體打印技術。 目前全球有兩家3D打印機巨頭。一家即為上述Stratasys公司，它是納斯達克上市公司，剛剛收購了以色列一家名為Objet的3D打印機公司；另一巨頭是亦在納斯達克掛牌的3DSystems公司，它在2012年初通過收購另兩家3D打印機品牌ZCorporation和VidarSystems奠定其江湖地位。 2011年3月，英國一名科學家設計出一款名為Airbike的自行車，并用打印機一次成型地打印出車輪、軸承和車軸。通常情況下，這些零部件需要由多個工廠制造，而后進行組裝。這輛自行車采用尼龍材料，堅固程度與鋼鋁材料不相上下，但重量卻減少了65%，關鍵是——它可以騎。 幾乎與此同時，美國康乃爾大學一位教授帶領他的學生，在實驗室里用一臺打印機，打印出一塊有草莓醬的巧克力蛋糕；4個月后，英國南安普頓大學一位教授和他的團隊，“打印”了一臺最高飛行時速100英里的電控飛行器。這架飛機上2米長的機翼、集成操縱面以及艙門，均由打印機制作而成。哈佛大學醫學院的研究人員則宣布開發出一臺可以進行生物打印的設備；2011年9月，世界首輛3D打印機制造的汽車現身加拿大溫尼伯市…… 
《第三次工業革命》作者里夫金稱，“3D打印機可以打印出能騎的自行車、可穿的衣服、能飛的飛機�，F在，在非洲鄉村，假使你使用的某一個東西的零件壞了，就得等上好幾個星期，但使用3D打印機，你可以當場制作出一個零件。你可以用幾千美元買一個小的3D打印機，這樣你就擁有一個小家庭工廠，或者小鎮上的小公司，可以以非常之低的成本實現生產和銷售；通過互聯網接受訂單，銷售成本也幾乎為零；物流成本也很低，因為運輸工具都可以在所在地隨時充電。在美國，一位紐約大學輟學學生創辦了一家非常成功的網絡家具銷售網站Etsy，已經吸引了50多個國家的數百萬的買家和賣家，采用的就是這樣的模式。他被認為會是新一代的比爾·蓋茨。” 揭秘“打印”過程原理 3D打印機的成型技術與噴墨式平面打印技術類似，也是在平面上噴原料，不同的是，3D打印機需要噴很多薄層的原料才能使之成為最后的立體成品。 以現在Stratasys公司研發的基于FDM技術的快速成型機為例。首先，它會將電腦中的模型數據導入3D打印機的控制軟件，而后生成支撐材料和加熱噴頭運動軌跡。這時，加熱噴頭會根據電腦中模型的橫截面輪廓信息做平面運動，原材料也會輸送到加熱噴頭，經過加熱熔化后成半液態擠壓出來，涂在工作平臺上�？焖倮鋮s后平臺上就會形成一層約0.1mm厚的薄片輪廓。這就完成了一個薄層。如此類推，打印機在完成了足夠多的薄層后，成品就會“出爐”了。 與傳統的3D打印機相比，FDM的快速成型機擁有兩個加熱噴頭，工作效率較高，而且采用的原料多為聚碳酸酯等，在制作工作中，不會產生污染氣體，更重要的是，它“打印”出來的成品精準率極高。
只是3D打印機使用的打印材料是特制的粉末而非普通的墨粉或墨汁。這些粉末在打印過程中會被一種特制的膠水逐層黏合、固化，并不斷疊加，最終形成一個完整的立體物品。恩里科·迪尼發明的打印機使用的材料是沙子。當打印機開始工作時，它的上千個噴嘴會同時噴出沙子和一種鎂基膠。這種特制的膠水會將沙子黏成像巖石一樣堅固的固體，并形成特定的形狀，然后只需要按照預先設定的形狀，一層層噴上這種材料，最終就可以“打印”出一個完整的雕塑，甚至一座教堂建筑。恩里科·迪尼設想，如果這種打印機能使用月球塵土為材料，應該就可以在月球上使用這種打印機，快速地建造出人類的月球基地。 能制造出以上成品的3D打印機價格并不便宜，他們從一萬美元到十萬美元不等。不過，這種價位與它們帶來的經濟效益可謂九牛一毛。要知道，甚至有人想用3D打印機來造房子。 3D打印機技術的應用 在醫療行業，3D打印機可以給醫院打印“人體器官”,幫助病人了解手術方案。最近，一位83歲的老人由于患有慢性的骨頭感染，因此換上了由3D打印機“打印”出來的下顎骨，這是世界上首位使用3D打印產品做人體骨骼的案例。
工控網 |
