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神奇的3D打印機(jī)究竟要革誰的命？

2012-08-23 09:20 來源：太平洋電腦網(wǎng) 責(zé)編：王岑

摘要：: 最近一段時(shí)間，“3D打印”這個(gè)詞在媒體上出現(xiàn)的頻率極高，一會(huì)能打印房子，一會(huì)能打印自行車，甚至還可以打印出一把可以射出真子彈的步槍……聽到這里，你可能以為筆者在說故事，描述科幻電影中的場(chǎng)景，但事實(shí)的確如此，不管你信不信。

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　　【CPP114】訊：最近一段時(shí)間，“3D打印”這個(gè)詞在媒體上出現(xiàn)的頻率極高，一會(huì)能打印房子，一會(huì)能打印自行車，甚至還可以打印出一把可以射出真子彈的步槍……聽到這里，你可能以為筆者在說故事，描述科幻電影中的場(chǎng)景，但事實(shí)的確如此，不管你信不信。
　　
　　3D打印的概念早在幾十年前就已提出。上世紀(jì)70年代，隨著3D輔助設(shè)計(jì)的興起，設(shè)計(jì)師能在電腦軟件中看到虛擬的三維物體，但要將這些物體用粘土、木頭或是金屬做成模型卻非常不易，可以用費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢來形容。3D打印的出現(xiàn)，使平面變成立體的過程一下簡(jiǎn)單了很多，設(shè)計(jì)師的任何改動(dòng)都可在幾個(gè)小時(shí)后或一夜之間重新打印出來，而不用花上幾周時(shí)間等著工廠把新模型制造出來，這樣一來可以大大降低制作成本。而隨著科技的不斷進(jìn)步，更多的東西以成品的形式被打印出來，人們才發(fā)現(xiàn)原來還可以這么玩。
　　
　　《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志就曾經(jīng)評(píng)價(jià)：“偉大發(fā)明所能帶來的影響，在當(dāng)時(shí)那個(gè)年代都是難以預(yù)測(cè)的，1750年的蒸汽機(jī)如此，1450年的印刷術(shù)如此，1950年的晶體管也是如此。而今，我們?nèi)匀粺o法預(yù)測(cè)，3D打印將在漫長(zhǎng)的時(shí)光里如何改變這個(gè)世界。”
　　
　　3D打印機(jī)究竟為何物
　　
　　記者在杭州一家專業(yè)從事3D打印的公司第一次見到3D打印機(jī)的真面目。機(jī)器的上半部分是個(gè)半透明的罩子，有一排控制按鈕，旁邊是一臺(tái)電腦。掀起罩子，左邊立著四盒不同顏色的墨水，右邊的工作區(qū)擺放研磨得很細(xì)的石膏粉末。工作時(shí)，這些粉末會(huì)一層層地被液態(tài)連接體也就是特殊膠水粘合，按照不同的橫截面圖案固化，一層層疊加，感覺像是在做蛋糕那樣創(chuàng)建三維實(shí)體。
　　
　　工作人員介紹，這只是一臺(tái)小型的3D打印機(jī)，打印一個(gè)10厘米高的物體，大約需要5小時(shí)。現(xiàn)有的3D打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)600dpi分辨率，每層厚度只有0.01毫米，想完美地展現(xiàn)頭發(fā)絲還是很困難的，但是做小零件、模型綽綽有余。技術(shù)的發(fā)展和粉末很有關(guān)系，材料越細(xì)，每一層就更薄，做出來的東西精度就越高。
　　
　　其實(shí)3D打印機(jī)原理很簡(jiǎn)單，每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴(kuò)散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會(huì)迅速固化黏結(jié)，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實(shí)體模型將會(huì)被打印成型。完成后，要處理掉物品周圍沾滿的粉末，這是可以循環(huán)利用的，再涂上增強(qiáng)硬度的膠水。
　　
　　眼下3D打印機(jī)有兩種類型，一種是堆疊法，一種是燒結(jié)。原理基本都是多層分片打印，而堆疊和燒結(jié)只是成型技術(shù)的區(qū)別。堆疊只能成型塑料、硅之類的材質(zhì)，對(duì)固化反應(yīng)速度有要求，而燒結(jié)可以利用激光的高溫對(duì)金屬粉末進(jìn)行處理加工出金屬材質(zhì)的東西出來，實(shí)體可通過打磨、鉆孔、電鍍等方式進(jìn)一步加工。所以3D打印機(jī)和普通打印機(jī)，最大的區(qū)別是“墨水”。
　　
　　3D打印為何能火
　　
　　最新的三個(gè)有關(guān)3D打印的報(bào)道很嚇人，一個(gè)是打印房子，另一個(gè)打印飛機(jī)，三是打印手槍。其實(shí)在歐美，注重創(chuàng)造力的發(fā)達(dá)國(guó)家，3D打印技術(shù)已經(jīng)成功商用，尤其是消費(fèi)電子業(yè)、航空業(yè)和汽車制造業(yè)。它們不光可以離開傳統(tǒng)的大規(guī)模機(jī)床來制造小數(shù)量的部件，而且可以用不同方法來制造，比如單個(gè)制作噴氣式飛機(jī)上的空氣動(dòng)力導(dǎo)管，而不再需要很多不同的元件來組裝它。
　　
　　用發(fā)展的眼光來看，3D打印首先會(huì)影響的是模具行業(yè)。即便在國(guó)內(nèi)制造行業(yè)不景氣的今天，模具行業(yè)仍然風(fēng)景獨(dú)好，一方面是對(duì)技術(shù)要求高，另一方面是市場(chǎng)有需求，在產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)之前，必須要進(jìn)行多次打樣和修改。3D打印機(jī)的出現(xiàn)，其實(shí)是消滅了模具反復(fù)打造的流程，能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，大幅減少成本投入，對(duì)于一些復(fù)雜而精細(xì)的造型，3D打印機(jī)表示毫無壓力。
　　
　　其次是會(huì)引發(fā)個(gè)性風(fēng)潮。對(duì)一些小廠家來說，迫于模具制造的高成本，往往會(huì)采用公模來生產(chǎn)，雖然在功能上能滿足用戶的需求，但千篇一律的造型，很難迎合時(shí)下個(gè)性化的發(fā)展趨勢(shì)，所以賣不出高價(jià)，只能靠低價(jià)來吸引消費(fèi)者。在機(jī)械化和流水線盛行的年代，人們對(duì)于手工的東西有特別的親切感，即便價(jià)格昂貴數(shù)倍，也不愁找不到買家，原因是手工制作不可能有相同的，而且品質(zhì)有保證。3D打印機(jī)的出現(xiàn)，一方面滿足人們對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品的追求欲，完全可以量身定制，另一方面在大大提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，還能降低成本。