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3D打印没有那么神秘 离我们并不遥远

2013-08-21 14:10
Hsiao Chen
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  2013年5月5日,25岁的美国德克萨斯大学学生科迪•威尔森开发出了全球首款利用3D打印技术制造的左轮手枪,这款名为“解放者”的手枪在试验中成功射出了9颗真子弹。这成为3D打印技术最“炫”的成果。随后他把手枪的设计图纸发布在自己的网站上,两天之内的下载量就超过10万次。此事引起了正在推动控枪法案的奥巴马政府的注意,也让3D打印技术成为全球关注的热点。

  3D打印,堪称“克隆”造物的技术

  3D打印技术,就是以计算机三维设计为模型蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏合,最终叠加成型,制造出实体产品。

  3D打印,既不需要用纸,也不需要用墨,它首先将物品转化为一组3D数据,然后开始逐层分切,按层次打印。每一层的打印过程分为两步,首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水,胶水液滴本身很小,且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末,粉末遇到胶水会迅速固化黏结。这样,在一层胶水一层粉末的交替下,实体模型便会被“打印”成型。目前,3D打印技术能够实现600dpi分辨率,色彩深度高达24位,每层厚度只有0.01毫米,即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。

  相对于传统制造技术,3D打印的优势非常明显。首先,它不需要特定的操作空间,无需机械加工和任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而大幅缩短产品研制周期,提高劳动生产率和降低生产成本。它将使装备制造业告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具,一个人、一台电脑、一部打印机就可能组成一个工厂。其次,在具有良好设计概念和设计过程的情况下,它可以简化生产制造过程,快速而又廉价地生产出单个物品。比如,传统工艺中的实心部分无法做成空心,但3D打印机可以通过设置将里面做成空心,能节省很多材料。与机器制造出来的零件相比,打印出来的产品仅为其重量的60%,但坚固性却毫不逊色。

  3D打印,其实早已来到我们身边

  3D打印的核心思想最早起源于19世纪末的美国,源自照相雕塑和地貌成形技术,在上世纪80年代已有雏形。

  1984年,美国人查尔斯•赫尔发明了将数字资源打印成三维立体模型的技术。两年之后,他成立了3D系统公司,并开发了首台商用3D打印机。1988年,斯科特•克伦普发明了熔融沉积成型技术,他创建的斯川塔斯公司1992年售出了首台三维建模机器。1993年,麻省理工学院获得三维打印技术专利。1995年,美国的Z Corporation公司获得麻省理工学院独家授权,开始开发3D打印机。2005年,该公司推出了Spectrum Z510打印机,这是市场上第一台高清彩色三维打印机。2008年,以色列欧贝杰公司推出其革命性的Connex500快速成型系统,它是第一台能够同时使用几种不同打印原料的3D打印机。2008年,英国巴恩大学的阿德里安•鲍耶等人,设计出了三维打印原型机,也称3D立体打印机,它可以打印自身所需部件的50%左右。

  近年来,3D打印技术在各个领域均有极大延伸,使产品供应链的格局和人们的生活方式都发生了转变。

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