笨重的大家伙,體型沉重,張開一張很大的“嘴巴”,這好像是現在很多人對于3D打印機的外觀印象和看法,筆者還記得小時候看的動漫,哆啦A夢,那只有著神奇魔法的貓,可以變出任何想要的東西,轉回現實,現在這種夢想我們也可以成真了。
1、3D打印全面顛覆傳統制造業
你只需要按下“打印”按鈕,然后稍等一會兒,接下來他就會像哆啦A夢的魔法口袋一樣制造出各種各樣很新奇的玩意兒,同比例的人像、汽車模型、可以穿的運動鞋等等。這些就是我們當今的3D打印技術,一種“無所不能”的技術。
曾經有一位行業內部的專家表示,在未來,3D打印技術將會取代整個制造業。這話聽起來口氣不小,就目前而言3D打印好像還沒有達到這個程度,但是我們現在很多東西已經完全可以讓3D打印機來完成了。
英國工程學家阿德里安·鮑耶曾經表示,在不遠的將來,用戶只需要自己下載或設計出來圖紙,然后根據3D的建模,讓打印設備能夠清楚的了解目標物體,然后輕按打印按鈕,剩下的工作就交給打印機來完成了。當然,我們不能人云亦云,但是3D打印果真有如此大的功能?本期就請大家跟隨筆者,我們從不同角度和專家觀點來看看3D打印在未來能夠發展到怎樣的程度。
2、所有模型都靠打印機來完成?
曾經有一位學習機械設計的工程師向大家展示了自己“魔法”般的能力,他依靠價值100多萬元的一臺3D打印機變出了雄偉的宮殿,十分逼真的佛像,不過在此之前,他還要繪出可供3D打印機識別的“圖紙”。這種存儲在電腦里的模型圖,展示了被打印物體的精確數據。如果想要做出一個實際中存在的物體,只需要通過一個長得像電吹風機的掃描設備,就可以將其轉換成電腦屏幕上的模型圖。
圖紙成型以后,把圖紙發送到3D打印機當中,我們就可以坐等打印成品新鮮出爐了,這一過程依托的是美國發明家恰克·赫爾創立的“光固化快速成型術”,1986年,他提出可以通過逐層疊加薄層,利用紫外線固化后形成固體模型。
一旦接到指令,大嘴巴模樣的打印機就會立刻亮起光來,隔著透明罩的內部工作臺上的UV燈放射出紫外線。與此同時,8個比繡花針針頭還小的打印噴頭來回移動,每個噴頭上面有60個小孔,像打水槍一樣向工作臺上噴射著一層又一層的液態打印材料,先進的機器可以達到每層最薄的只有0.025毫米。
說完了打印過程,我們再來說說3D打印耗材,就目前而言,現在的3D因技術大多數使用的都是樹脂、尼龍、塑料或者石膏材料。但實驗室也傳出越來越多的成功案例,包括支持鈦、不銹鋼或沙土材料的打印技術。這么一來,打印飛機、汽車甚至是可以居住的房間,都不再遙遠,并且據說現在打印房屋已經成為了現實。
3、如此先進技術我們都能行嗎?
擁有3D打印專*的赫爾曾經專門拍了一部短片,這部短片詳細介紹了3D打印技術的從無到有,從初期研發設計到最后成型,赫爾的打印機如同一個咖啡機,白色的激光針頭像一支削尖了筆頭的鉛筆,對著裝滿藍色液體的杯子來回移動,發出滋滋的聲音,過不了一會兒,如同魔術一般,一個成型的立體小杯子從藍色液體里面浮出水面。
實際上現在除了主流的光固化快速成型技術,還有很多其他的3D打印技術也已經相當成熟了,比如像熔融積沉成型術、選擇性激光燒結術,這些新技術目前主要是受到了高額成本問題的困擾,才導致此項打印技術目前只被應用在了某些小范圍工業產品的設計應用上,但是未來的前景是十分明朗的。
2004年,還在英國巴斯大學教書的阿德里安看到了3D打印這項研究。這位熱心人士趁著課余時間寫了篇文章,發表在巴斯大學的網站上,希望有人能夠普及推廣這項技術。
在他的領導下,一項叫做Reprap的3D打印項目在2006年誕生。這個項目的含義就是“實現自我復制打印”,設計者希望通過“自我復制打印”,讓世界上更多的人擁有3D打印的能力,“只要一個人買了一臺Reprap機器,它可以自我復制第二臺、第三臺甚至更多,送給這個人的朋友,最后大家都可以用得上3D打印機”。
現在,阿德里安的技術已經實現了相對低成本。相對于北京市計算中心購置的100多萬元人民幣大設備,他的設備只需要300美元,折合1892元人民幣。盡管如此,他依然不滿意,因為目前組裝設備的技術只有專業人士才能做到,“以后的技術應該像傻瓜相機一樣,人人都會”。的確,我們熱切期待3D打印機變成傻瓜相機那樣簡單易用。
4、曾經的3D打印技術成笑柄
當今3D打印技術已經相對變得成熟了,但是當這項技術剛剛出現的時候,被很多人認為是天方夜譚不可思議,就算是打印出來也是毫無意義的。但是隨著耗材和打印設備的不斷革新,讓所有人都大跌眼鏡。
現在的3D打印設備已然是花樣翻新,只要用戶有一張設計圖紙,3D打印機就可以幫你把平面圖紙變成立體的產品,小到玩偶,大到房屋,都已經成為了現實,頗為知名的3D建筑打印機整體身長6米,高6米,比傳統的3D打印機都要大很多,跟其他3D打印機基本原理一樣,它也是通過一層層累積打印材料,把電腦上的虛擬圖像變成固體實物。只不過建筑打印機打出的并不是只有0.025毫米的薄層液態材料,而是厚達50毫米的沙土,固定后可形成立體建筑。
迪尼打印建筑的過程并不需要混凝土,而是普通的沙土和特殊的無機粘結劑,通過噴頭逐層噴射混合,構成堅固的墻壁,建筑里的空間也噴滿了沙土,但沒有噴射粘結劑,所以當混合過粘結劑的沙土構成建筑形態后,這些沒有參與構造的細沙會自動