当前位置:主页 > 新闻 > 国内新闻 > 正文

工业革命近在眼前 3D打印技术强势来袭

未知 2019-07-13 10:53

  很多人对近期媒体大肆报道的3D打印技术颇为关注,也期待着能够拥有一台这样的产品,制造出自己想要的东西。但对于何为3D打印技术,我想大部分人还不够了解。

  关于3D打印技术,有人说是2D打印技术的升级,有人说是与传统打印机完全不找边际的新技术。我们也在网络上找到了几个较为靠谱的解释。

  第一种解释是将这项技术称为快速成型技术的一种,它是以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现正逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

  第二种解释是更为国产化的解释,3D打印实际上是对一系列增材制造技术的总称。所谓增材制造,是指不经过车、铣、钻等传统减材切削加工,而是通过堆叠材料来直接形成最终产品的一种制造理念。

  说了这两种解释,也许大家会发现,确实与传统的打印设备毫无关系。那么,在了解了3D打印技术的工作原理后,也许你会稍稍改变看法。

  3D打印技术的原理是,首先用电脑软件将立体物体的3D数据切成薄片,薄片数据基本是平面。然后用融化的树脂代替墨水将薄片打印在台子上。印完一张以后,用融化的树脂在上面再印刷下一张。因为处于融化状态,因此前两张会粘在一起,变成2倍的厚度。3D打印机就是这样重复操作。还可以用金属粉和激光等方式代替融化树脂。

  这种技术其实也是通过打印技术来实现,只不过是将打印头中喷出的物体进行堆叠,以形成立体的实物。这项技术的推出,被业界称为第三次工业革命,也可见其在市场上的影响力。那么,这种技术究竟能干什么,能为人类带来哪些福音呢?

  说到3D打印能干什么?也许你在媒体的报道中能看到许多,包括打印模型、服装、房屋、汽车,甚至是枪支等产品,真的是只有想不到,没有做不到的。

  受制于原材料的限制,目前应用最多的还是打印实物模型。之前有媒体报道,汽车业巨头福特公司在美国公司的每一个工程师工作站里配置了一台3D打印机,还计划为每一个工程师单独配备一台小型的机器。

  配备这种3D打印机的主要作用是打印设计模型,在福特位于硅谷的试验室中,设计师完成部分设计后,可以将3D设计方案通过电子邮件发送给位于福特汽车迪尔伯恩总部的同事,总部的同事可以使用被称作MakerBotThing-O-Matic这个利用塑料作为材料生产原料的设备打印出该部件的模型。相比以往的技术,3D打印技术成本更低,所以,现在福特已在如换挡柄、仪表和显示模块的开发中尝试应用3D打印技术。目前,由3D打印技术制造出的模型已经帮助设计人员设计了C-MAX、Fusion(蒙迪欧-致胜的换代车型)混动车型的变速器外壳、减震器外壳;福特翼虎使用的产于美国路易斯维尔工厂的EcoBoost四缸发动机部分部件;F-150的3.5升EcoBoost发动机排气歧管等等相关部件。

  相比于汽车巨头的保守,早就有人将3D打印技术应用于汽车的整体打印。一位名叫JimKor的人和他的KorEcologic团队合力研发出了可以打印汽车的3D打印机,并打印出了首辆可以真正开上路的汽车,命名为Urbee2,也许你早就知道这个名字,但你肯定没有机会尝试驾驶过它。

  据这辆车的创始人介绍,3D打印的一个优势是具有其他片状金属材料所不具备的灵活性和可塑性。传统的汽车制造是生产出各部分然后再组装到一起,3D打印机能打印出单个的、一体式的汽车车身,再将其他部件填充进去。据称,新版本3D汽车需要50个零部件左右,而一辆标准设计的汽车需要成百上千的零部件。那么这样一来,3D打印技术生产的汽车,真的可以大幅降低汽车的生产成本,并使未来的汽车更为个性化。

  其实,3D打印技术还能够实现更多的应用,比如打印服装,让你每天都可以穿上不同的衣服,而不用担心花费和你衣橱的空间。还比如给宝宝的玩具,不用再担心买到的玩具使用了不干净的材质,或者宝宝会对玩具喜新厌旧,总之一切由你说了算。

  3D打印能为我们带来什么?

  其实,前面说的技术3D打印产品,都已经应用,还有更多值得期待的产品还在研发中,而这些产品,不仅可以提升我们的生活质量,甚至可以挽救生命。

  打造人体器官也许是最令人欣喜,或者是最耸人听闻的消息。之前有报道称,3D打印技术已经可以打印出鲜肉,而又科学家已经打印出活体胚胎干细胞,人类胚胎干细胞能够进行自我复制并形成人体内的任何一种细胞。它们被视为人体替代组织的来源。它不仅能够修复出现功能障碍的心肺器官和受损的脊柱,还能治疗帕金森病甚至秃顶,在医学上具有极大的应用前景。如果这样的技术真的可以实现,那么在未来我们也许不会再害怕生病,器官移植也不会再那么昂贵。

月球制造机械部件  

月球制造机械部件

  还有更加疯狂的想法,美国研究人员正在研究利用3D打印机在月球上制造机械部件,让月球成为人类太空旅行的中转站。

  华盛顿州立大学机械材料工程学院Bandyopadhyay教授和同事最近在《快速成形》杂志上发表了一篇论文,验证了如何利用来自月球的材料打印成部件。为试验这一想法,NASA研究人员向Bandyopadhyay等提供了10磅[换算]月球风化层岩石仿制品。Bandyopadhyay等关注由硅、铝、钙、铁、镁氧化物组成的月球岩石原料将如何熔化,并发现岩石熔化表现与二氧化硅类似。研究人员希望未来月球材料能被用于远程维修。

  写在最后:用一句话来形容3D打印技术,那就是只有你想不到,没有未来做不到。介绍了这么多新鲜的玩意儿,未来还会有更多的新鲜产品从3D打印机的生产线上走下来。也让我们一起期待着3D打印技术带给我们更多的惊喜。

标签