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3D打印真的那么神奇扬州企业纷尝鲜

发布时间:2020-07-21 19:16:26 阅读: 来源:排焊机厂家

爸爸需要一个茶杯,打印一个;妈妈需要一个油壶,打印一个;宝宝想要一个喜羊羊,没问题,3D打印机给你打印一个。昨天上午,记者在扬州西安交通大学科技园快速成型中心见识了一回这样带有“魔幻”色彩的生活。

本文引用地址:打印,样品和“真的”一模一样

汽车模型、心脏模型、空心大象、玩具……西安交大扬州科技园快速成型中心一个展柜里摆得满满的。快速成型中心主任方翔说,它们都是用扬州的3D打印机打出来的。

方翔给记者看了几个刚打印出来的缩小的动物模型,说这和成龙《十二生肖》中的兽首打印技术差不多,只不过机型不一样,所用的材料不一样。

在美英等国,3D打印技术的应用已较为广泛,大到飞行器、赛车,小到服装、手机壳,各领域或多或少都用到了3D打印技术。

3D打印机最诱人的应用则是分散制造,据称这也是未来工业革命的方向。方翔说,如果我们扬州人想买一辆长春第一汽车厂生产的奥迪,那奥迪车要经过长途运送才能到扬州。而未来3D打印机可以直接在扬州一个一个部件地把奥迪车“打印”出来,然后工人组装一下就可以了。

现场见证,1小时“打印”出齿轮

在快速成型中心激光成型室,一台激光式3D打印机中间有一个微波炉大小的方形空盒,盒顶上方悬挂着一个激光发生器探头,盒底是一个“池子”,装满了液态状的光敏树脂材料,“池子”中央还有一个网状的支撑架。记者注意到,随着探头射出的激光在池面上移动,光敏树脂材料在支撑架上形成一个个的固化点,并由点成面,一个小时后,最终形成一个齿轮状的实物模型。

在这个过程中,3D打印是一个从点到线,从线到面,通过层层累积实现立体打印的过程,就像盖楼房,从地基开始,用砖瓦、水泥、沙石一层层往上砌,最终建造起一整幢楼房。

“传统方法做一个齿轮,一般是在整块材料的基础上,去除多余部分,将剩下的部分制成产品。”对于3D打印与传统制造方法的不同,方翔形象地比喻说,传统制造法是做“减法”,而3D打印是做“加法”,也叫它“增材制造”。

理论上讲,人也可以“打印”出来

指着刚刚打印出来的“齿轮”,方翔表示,打印出什么样的实物模型,是根据事先输入的数据而定。也就是说,3D打印,首先要把实物设计成“图纸”,这个图纸即为数字模型。

方翔说,“如果有了一个人的数字模型,3D打印机就可以打印出同样的一个‘克隆人’来。”

而数字模型的建立,需要通过三维扫描后,进行3D数据处理后获取。快速成型中心的反求处理室就是上述数据处理的工作场所。

在反求处理室,工作人员小袁正在用三维扫描仪对一个车模进行立体扫描,几分钟后,车模的扫描数据出现在电脑。这些数据通过后期再处理,便可形成一个3D模型。

实际上,在这个过程中经历了两个步骤,第一步是标准坐标点与随机坐标点相对比;第二步是随机坐标点与车模实物相对比,在两组对比中产生3D数据。

记者注意到,上述一个个坐标点即是涂有光敏材料的特定小纸片。小袁说,“将这个小纸片贴在飞机、汽车等实物上,再大的物件也能采到3D数据。”

刚刚用过的“3D扫描仪”好比胶片相机,经过处理的3D模型就好比底片。小袁介绍说,3D模型底片下一步会通过专业软件进行图像分层,把3D图像分解为一定数量的2D平面图案,最终通过3D打印机逐层“打印”出来。

“打印”金属部件,中国也能做到

尽管是树脂材料做的“齿轮”,触摸上去却非常坚固。方翔表示,这款打印出来的“齿轮”甚至可以作为相关零部件取代实体齿轮,做到拿来就能用。

采访过程中,记者一直有一个疑问——光敏树脂打印出来的产品毕竟是塑料的,而工业制造过程中,使用的绝大多数零配件是金属制成品。那么,3D打印技术能打印金属制品吗?

“你问对问题了。”方翔说,国内刚刚研究成金属3D打印技术,是使用钛合金粉末作材料,使用激光打印机打印。而此项技术,以前也一直为外国人垄断。

据了解,国内中航重机不久前刚研制成功钛合金粉末激光3D打印技术,凭此项技术,中航重机获得了国家科学技术奖一等奖。

“将来,应用领域的拓宽在于用的是什么材料,比如用混凝土打印房屋,用生物材料打印人体器官。但这一切都需要在做好最基础的材料——塑料打印做起。”

方翔认为,扬州目前所用的光敏树脂材料已领先于国内大多数3D打印所用的ABS塑料丝所做的材料。而光敏树脂材料所打印的实物模型价格为1克20元,方翔表示,随着技术的发展,未来价格可能会降下来。

3D打印在扬州

扬州已有企业“尝鲜”

方翔告诉记者,目前扬州只有20家左右企业及个人前来利用3D打印。由于成本及知名度的原因,此项技术还未大规模推广开来。

扬州新菱电器是一家研发、生产断电保护器的企业,近期开发了一个新产品自动复位式断电保护器,由于想在开模具之前,查验新设计的产品在实际应用中是否还存在需要调整的地方,他们找到了方翔,尝试先采用3D打印做的样板用来检查外观和结构。

“头一天晚上他们传来了数据,我们次日早上就送去了3D打印的模型。”方翔说,与传统的加工相比,3D打印优点很多,首先是更快捷,时间上起码节约一半以上。其次,更加精确。第三个优点是,3D打印技术耗材少,几乎不产生废料。第四个优点,十分适合个性化产品的生产。

“我去过杭集,那里的老板想要新制造一款牙刷,可新的模具制造出来,不知道能否得到市场的认可。”方翔说,在这种情况下,就可以使用3D打印技术,打印出新产品,若得到市场认可再开模具,得不到市场认可再重新设计。

众所周知,扬州玉器名扬海内外,玉工精湛的手艺,赢得不少赏玉人的青睐。那么,雕工复杂的玉器,是否也可以使用3D打印呢?

答案当然是肯定的。据方翔介绍,只需要输入数据,3D打印机便可根据规格需要,做出逼真的玉器模型来。随着打印材料的不断完善,在不久的将来,或许可以真的以玉石粉末为打印材料,雕琢出精美的玉器来。

2问3D打印

3D打印为何现在赶“潮”?

在一份介绍材料上,记者注意到,1998年,西安交大就有了利用光敏树脂快速成型的技术。为什么10多年后,3D打印技术才受到重视?

对此,方翔感慨万千:“过去洋人对我们技术封锁,要想3D打印,从光敏树脂材料到激光发生器等生产设备全靠进口,3D打印对国人来说是很奢侈的事情。”

上述技术的空白,决定了在那个年代,要想实现3D打印,只能靠进口。而仅有的3D打印也只能作为学术研究用,高昂的成本使其难以进入商业化应用。

方翔认为,“还有一个重要原因,就是近年来三维图像及数字的转换技术已广泛普及,最终使3D打印开始进入千家万户。”

经过多年发展,国内已经突破了3D打印的技术瓶颈,能够独立生产出光敏树脂及3D打印机。去年底,从西安交大引进的3D打印机正式落户扬州科技园。

扬州3D打印处于什么水平?

西安交通大学是国内研究3D打印技术的“佼佼者”,唯一的国家级快速制造中心就设在那里。西安交通大学教授卢秉恒,被视为国内3D打印业的先驱人物。

目前,扬州西安交大科技园已引入卢秉恒工作室,扬州的快速成型中心是其分部。

方翔介绍说,西安交大除在扬州设立科技园外,还在苏州、宁波、山东聊城设有科技园,同时向这些地区输出3D打印技术。不过,无论从3D打印出的产品尺寸,还是精度来看,扬州无疑是最先进的,主要表现在两个方面:

首先,是生产设备的空间大。扬州引进的3D打印机,可以打印出600×600毫米的实物模型,这样的尺寸在西安交大系统中是最大的。“如果实物的体积超过上述规格,可以通过分段打印,再进行组合。”

其次,打印产品的精度可以达到0.1毫米,这一指标目前在国内名列前茅。

综合来看,方翔认为,“扬州的3D打印在全国处于中高端水平,与最高端中航重机的差距就在于还不能使用钛合金粉末作材料。”

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