一、世界最大激光3D打印机在大连诞生

　　由大连理工大学与大连优利特科技发展有限公司共同研发的最大加工尺寸达1.8米的激光3D打印机在大连市进入调试阶段。这是目前世界上最大的激光3D打印机，可以制作大型工业样件及结构复杂的铸造模具。由于其采用了“轮廓线扫描”的独特技术路线，比其他激光3D打印机加工时间缩短35%，制造成本降低40%。

　　3D打印是目前全球最热门的技术，它彻底颠覆了传统工业的加工方法，被誉为“第三次工业革命”的先锋代表。据悉，目前小型桌面3D打印机在欧美已实现商业化，但在工业级大型零部件制造方面，3D打印时间长、成型材料贵、大尺寸零件物理变形等问题一直难以解决。大连理工大学教授姚山及其团队历经10多年时间，解决了数不清的大小难题，终于实现了该领域的重大突破。

　　姚山教授告诉记者，一般3D打印都是按照规划好的图形数据，通过“点-线-面-体”逐步堆积耗材最终获得零件。而他们研制的激光3D打印机只需打印零件每一层的轮廓线，使轮廓线上砂子的覆膜树脂碳化失效，再按照常规方法在180℃加热炉内将打印过的砂子加热固化和后处理剥离，就可以得到原型件或铸模。这种打印方法的加工时间与零件的表面积成正比，而传统3D打印技术的加工时间与零件的体积成正比，因此可大大提升打印效率，打印速度可达到一般3D的5~15倍。而其使用的材料为工业常见的覆膜砂，每吨不到千元。效率大幅提升，成本成倍下降。

　　目前，这种基于“轮廓失效”的激光三维打印方法已获得两项国家发明专利。

　　十年前结缘3D打印

　　10年前，如果提起“3D打印”这个词，你也许会觉得很陌生。但是从2002年起，大连理工大学材料工程系姚山教授就开始从事相关技术的研究了，直到近日有媒体爆出其研发的“世界最大激光3D打印机”已进入调试阶段，姚山这个名字才被人们所熟知。要想了解他与3D打印机的故事，还要从他所研究的铸造行业说起。

　　姚山回忆，自己读本科时选择的就是铸造专业，读研究生时他仍没有放弃该专业，那时工业3D打印技术在国内还不被人所熟知。2002年，他带相关专业方向的研究生时开始与3D打印技术结缘。那时，他的团队只是搭建了一个简单的实验平台。虽然它的工作原理基于三维模式，有自己的运动轴，也有千斤顶在做Z向运动，但是并不能称其为3D打印机，准确的应该叫做“选择性激光烧结运行机构”。

　　经过两年的时间，姚山及他的团队已研制出三台相关设备，2004年直到第三台设备面世，3D打印理念才粗具规模。这台设备与之前的设备最大的不同就是其采用了激光快速成型的新方法，其主要工作步骤分为Z向分层、激光单层轮廓扫描、形成失效分割线、逐层扫描并叠加、材料整体加热固结、固结件分离成型等。在姚山看来，因为有了之前点点滴滴的努力与改变，才会有即将正式面世的“世界最大激光3D打印机”。

　　并不是为了追求最大而做的

　　姚教授表示，目前这个世界最大激光3D打印机还在调试阶段，最快将在月底完成调试，正式投入生产。这个世界最大激光3D打印机有哪些优势呢？

　　姚教授向记者介绍：首先，打印方式特别。这个3D打印机是基于“轮廓失效”的激光三维打印方法，使用这种加工方式可使其加工时间缩短35%，制造成本降低40%。其次，打印速度快。姚教授给记者举了一个例子，在加工条件相同时，原材料都为覆膜砂，同时加工一个直径为100mm的小球，那么在理论上这个3D打印机的打印速度将是普通3D打印机的80倍，即使加上一些其他因素，其打印速度也是一般3D打印机的5-15倍，而这个数据已经是非常保守了。另外，随着打印物体尺寸增加，两者速度差距也会增加，也就是说，如果小球的尺寸增加10倍，那么其速度也会增加10倍。第三，加工尺寸大。仅从工业3D打印机来讲，国外设备的加工尺寸不会超过1米，国内的主体设备的加工能力也在1米以内，而这个打印机最大加工尺寸将达到1.8米。

　　姚教授表示，自己一直在做铸造方面的研究，也与一些厂家合作做过几个工业用的3D打印机。“在做这个3D打印机之前，我与合作企业最终的目标是要做3-4米高的工程轮胎，而想做这么大的轮胎就需要轮胎的模块，那么这种工程轮胎每一个模块的长度就要达到1米多，所以就需要一个与其匹配的铸型。我最初的想法也很简单，当时就需要这么一个3D打印机，然后以覆膜砂为原料直接打出沙型，再浇筑金属之后就为将来的工程轮胎做出了模块。虽然我也清楚这个3D打印机一旦面世就是世界最大激光3D打印机，但我确实不是为追求最大而做的。”