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工程院院士徐志磊:3D打印技术的优势和弊端

2013-10-01 00:02
林契于宸
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  ——还记得电影《十二生肖》中,成龙扮演的国际大盗,戴着光学传感手套触摸兽首,将收集到三维数据通过无线传输系统传回本部,同时,本部根据这些数据同步打印,复制出了一个完全一样的兽首吗?当时,不少人都感叹这一场景太神奇。但其实,这也并不神秘,它就是3D打印技术的再现。

  “它是从虚拟到现实的理想捷径,是第三次工业革命的重要环节之一,将对人类未来生活的各个方面产生深远的影响。”本周,记者对话中国工程院院士徐志磊,让解析3D打印技术的长处和短板。

  3D打印技术应用领域广泛

  问:3D打印近几年很火,我们曾听说3D打印出真枪,甚至人的耳朵。这是个新兴产业吗?

  徐院士:不完全是,这类技术最开始出现在20世纪80年代,但那个时候它不叫3D打印,我们在中国叫快速成型。它的核心就是将所需成型工件的复杂3D形体,通过切片处理转化为简单的2D截面的组合。因此不必采用传统的加工机床和工模具,依据工件的三维计算机辅助设计(CAD)模型,在计算机控制的快速成型机上,沿着高度方向逐层沉积材料,成型工件的一系列2D截面薄片层,并使片层与片层之间相互粘接,最终堆积成三维工件。

  3D打印为什么这么火,我觉得还是取决于计算机和网络的快速发展。20年前,我们所处的还不是网络时代,还不能发展得这么快。而现在,3D打印几乎能做到“想打就打”了,只要电脑软件能支持就可以。

  问:这个技术能运用在哪些领域上?

  徐院士:小到细胞、牙齿、骨骼甚至我们自身,大到房屋、汽车、飞机等,都能够打印成型。

  我认为航空与军工业,是3D打印比较容易发展的方向。对于国防工业的器件,用3D打印技术来做,可能是一个很好的应用领域。因为国防工业用的材料或者零部件,它的数量不是特别大,所以零件适合用3D打印来做,如果用传统的技术来做,可能它的生产条件、设备、代价就会比较高。比如波音公司,或者像美国的F35、F22,例如德国的奔驰、宝马等一些车部零件,就已经开始用3D打印来制造了。

  在产品的原型或模型制作上,3D打印也已经得到了运用。另外,一些非金属工程零件的制作,3D打印也能驾驭,而且一些很复杂的、传统工艺制作起来很费劲的、很精密的结构,它更是能够胜任。

  能推动制造业的进步

  问:3D打印这一技术比起传统制造业而言,优势在哪里?

  徐院士:减材制造是机械制造业最常用的成型方法,但它采用的毛坯通常需铸造或锻造而成,并且还需要模具,加工周期较长,材料利用率较低,成本较高。此外,还受刀具或模具的限制,有时甚至无法成形一些内外形状很复杂的工件。另外,在铸造过程中,往往要将所需要的形状,从一整块原材料中制造出来,这不可避免地会带来浪费。

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