3D打印真的那么神奇？揚州企業(yè)紛“嘗鮮”

爸爸需要一個茶杯，打印一個;媽媽需要一個油壺，打印一個;寶寶想要一個喜羊羊，沒問題，3D打印機給你打印一個。昨天上午，記者在揚州西安交通大學(xué)科技園快速成型中心見識了一回這樣帶有“魔幻”色彩的生活。
3D打印，樣品和“真的”一模一樣
汽車模型、心臟模型、空心大象、玩具……西安交大揚州科技園快速成型中心一個展柜里擺得滿滿的。快速成型中心主任方翔說，它們都是用揚州的3D打印機打出來的。
方翔給記者看了幾個剛打印出來的縮小的動物模型，說這和成龍《十二生肖》中的獸首打印技術(shù)差不多，只不過機型不一樣，所用的材料不一樣。
在美英等國，3D打印技術(shù)的應(yīng)用已較為廣泛，大到飛行器、賽車，小到服裝、手機殼，各領(lǐng)域或多或少都用到了3D打印技術(shù)。
3D打印機最誘人的應(yīng)用則是分散制造，據(jù)稱這也是未來工業(yè)革命的方向。方翔說，如果我們揚州人想買一輛長春第一汽車廠生產(chǎn)的奧迪，那奧迪車要經(jīng)過長途運送才能到揚州。而未來3D打印機可以直接在揚州一個一個部件地把奧迪車“打印”出來，然后工人組裝一下就可以了。
現(xiàn)場見證，1小時“打印”出齒輪
在快速成型中心激光成型室，一臺激光式3D打印機中間有一個微波爐大小的方形空盒，盒頂上方懸掛著一個激光發(fā)生器探頭，盒底是一個“池子”，裝滿了液態(tài)狀的光敏樹脂材料，“池子”中央還有一個網(wǎng)狀的支撐架。記者注意到，隨著探頭射出的激光在池面上移動，光敏樹脂材料在支撐架上形成一個個的固化點，并由點成面，一個小時后，最終形成一個齒輪狀的實物模型。
在這個過程中，3D打印是一個從點到線，從線到面，通過層層累積實現(xiàn)立體打印的過程，就像蓋樓房，從地基開始，用磚瓦、水泥、沙石一層層往上砌，最終建造起一整幢樓房。
“傳統(tǒng)方法做一個齒輪，一般是在整塊材料的基礎(chǔ)上，去除多余部分，將剩下的部分制成產(chǎn)品。”對于3D打印與傳統(tǒng)制造方法的不同，方翔形象地比喻說，傳統(tǒng)制造法是做“減法”，而3D打印是做“加法”，也叫它“增材制造”。
理論上講，人也可以“打印”出來
指著剛剛打印出來的“齒輪”，方翔表示，打印出什么樣的實物模型，是根據(jù)事先輸入的數(shù)據(jù)而定。也就是說，3D打印，首先要把實物設(shè)計成“圖紙”，這個圖紙即為數(shù)字模型。
方翔說，“如果有了一個人的數(shù)字模型，3D打印機就可以打印出同樣的一個‘克隆人’來。”
而數(shù)字模型的建立，需要通過三維掃描后，進(jìn)行3D數(shù)據(jù)處理后獲取?？焖俪尚椭行牡姆辞筇幚硎揖褪巧鲜鰯?shù)據(jù)處理的工作場所。
在反求處理室，工作人員小袁正在用三維掃描儀對一個車模進(jìn)行立體掃描，幾分鐘后，車模的掃描數(shù)據(jù)出現(xiàn)在電腦。這些數(shù)據(jù)通過后期再處理，便可形成一個3D模型。
實際上，在這個過程中經(jīng)歷了兩個步驟，第一步是標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)點與隨機坐標(biāo)點相對比;第二步是隨機坐標(biāo)點與車模實物相對比，在兩組對比中產(chǎn)生3D數(shù)據(jù)。
記者注意到，上述一個個坐標(biāo)點即是涂有光敏材料的特定小紙片。小袁說，“將這個小紙片貼在飛機、汽車等實物上，再大的物件也能采到3D數(shù)據(jù)。”
剛剛用過的“3D掃描儀”好比膠片相機，經(jīng)過處理的3D模型就好比底片。小袁介紹說，3D模型底片下一步會通過專業(yè)軟件進(jìn)行圖像分層，把3D圖像分解為一定數(shù)量的2D平面圖案，最終通過3D打印機逐層“打印”出來。
“打印”金屬部件，中國也能做到
盡管是樹脂材料做的“齒輪”，觸摸上去卻非常堅固。方翔表示，這款打印出來的“齒輪”甚至可以作為相關(guān)零部件取代實體齒輪，做到拿來就能用。
采訪過程中，記者一直有一個疑問——光敏樹脂打印出來的產(chǎn)品畢竟是塑料的，而工業(yè)制造過程中，使用的絕大多數(shù)零配件是金屬制成品。那么，3D打印技術(shù)能打印金屬制品嗎?
“你問對問題了。”方翔說，國內(nèi)剛剛研究成金屬3D打印技術(shù)，是使用鈦合金粉末作材料，使用激光打印機打印。而此項技術(shù)，以前也一直為外國人壟斷。
據(jù)了解，國內(nèi)中航重機不久前剛研制成功鈦合金粉末激光3D打印技術(shù)，憑此項技術(shù)，中航重機獲得了國家科學(xué)技術(shù)獎一等獎。
“將來，應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬在于用的是什么材料，比如用混凝土打印房屋，用生物材料打印人體器官。但這一切都需要在做好最基礎(chǔ)的材料——塑料打印做起。”
方翔認(rèn)為，揚州目前所用的光敏樹脂材料已領(lǐng)先于國內(nèi)大多數(shù)3D打印所用的ABS塑料絲所做的材料。而光敏樹脂材料所打印的實物模型價格為1克20元，方翔表示，隨著技術(shù)的發(fā)展，未來價格可能會降下來。
3D打印在揚州
揚州已有企業(yè)“嘗鮮”
方翔告訴記者，目前揚州只有20家左右企業(yè)及個人前來利用3D打印。由于成本及知名度的原因，此項技術(shù)還未大規(guī)模推廣開來。
揚州新菱電器是一家研發(fā)、生產(chǎn)斷電保護(hù)器的企業(yè)，近期開發(fā)了一個新產(chǎn)品自動復(fù)位式斷電保護(hù)器，由于想在開模具之前，查驗新設(shè)計的產(chǎn)品在實際應(yīng)用中是否還存在需要調(diào)整的地方，他們找到了方翔，嘗試先采用3D打印做的樣板用來檢查外觀和結(jié)構(gòu)。
“頭一天晚上他們傳來了數(shù)據(jù)，我們次日早上就送去了3D打印的模型。”方翔說，與傳統(tǒng)的加工相比，3D打印優(yōu)點很多，首先是更快捷，時間上起碼節(jié)約一半以上。其次，更加精確。第三個優(yōu)點是，3D打印技術(shù)耗材少，幾乎不產(chǎn)生廢料。第四個優(yōu)點，十分適合個性化產(chǎn)品的生產(chǎn)。
“我去過杭集，那里的老板想要新制造一款牙刷，可新的模具制造出來，不知道能否得到市場的認(rèn)可。”方翔說，在這種情況下，就可以使用3D打印技術(shù)，打印出新產(chǎn)品，若得到市場認(rèn)可再開模具，得不到市場認(rèn)可再重新設(shè)計。
眾所周知，揚州玉器名揚海內(nèi)外，玉工精湛的手藝，贏得不少賞玉人的青睞。那么，雕工復(fù)雜的玉器，是否也可以使用3D打印呢?
答案當(dāng)然是肯定的。據(jù)方翔介紹，只需要輸入數(shù)據(jù)，3D打印機便可根據(jù)規(guī)格需要，做出逼真的玉器模型來。隨著打印材料的不斷完善，在不久的將來，或許可以真的以玉石粉末為打印材料，雕琢出精美的玉器來。[!--empirenews.page--]
2問3D打印
3D打印為何現(xiàn)在趕“潮”?
在一份介紹材料上，記者注意到，1998年，西安交大就有了利用光敏樹脂快速成型的技術(shù)。為什么10多年后，3D打印技術(shù)才受到重視?
對此，方翔感慨萬千：“過去洋人對我們技術(shù)封鎖，要想3D打印，從光敏樹脂材料到激光發(fā)生器等生產(chǎn)設(shè)備全靠進(jìn)口，3D打印對國人來說是很奢侈的事情。”
上述技術(shù)的空白，決定了在那個年代，要想實現(xiàn)3D打印，只能靠進(jìn)口。而僅有的3D打印也只能作為學(xué)術(shù)研究用，高昂的成本使其難以進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用。
方翔認(rèn)為，“還有一個重要原因，就是近年來三維圖像及數(shù)字的轉(zhuǎn)換技術(shù)已廣泛普及，最終使3D打印開始進(jìn)入千家萬戶。”
經(jīng)過多年發(fā)展，國內(nèi)已經(jīng)突破了3D打印的技術(shù)瓶頸，能夠獨立生產(chǎn)出光敏樹脂及3D打印機。去年底，從西安交大引進(jìn)的3D打印機正式落戶揚州科技園。
揚州3D打印處于什么水平?
西安交通大學(xué)是國內(nèi)研究3D打印技術(shù)的“佼佼者”，唯一的國家級快速制造中心就設(shè)在那里。西安交通大學(xué)教授盧秉恒，被視為國內(nèi)3D打印業(yè)的先驅(qū)人物。
目前，揚州西安交大科技園已引入盧秉恒工作室，揚州的快速成型中心是其分部。
方翔介紹說，西安交大除在揚州設(shè)立科技園外，還在蘇州、寧波、山東聊城設(shè)有科技園，同時向這些地區(qū)輸出3D打印技術(shù)。不過，無論從3D打印出的產(chǎn)品尺寸，還是精度來看，揚州無疑是最先進(jìn)的，主要表現(xiàn)在兩個方面：
首先，是生產(chǎn)設(shè)備的空間大。揚州引進(jìn)的3D打印機，可以打印出600×600毫米的實物模型，這樣的尺寸在西安交大系統(tǒng)中是最大的。“如果實物的體積超過上述規(guī)格，可以通過分段打印，再進(jìn)行組合。”
其次，打印產(chǎn)品的精度可以達(dá)到0.1毫米，這一指標(biāo)目前在國內(nèi)名列前茅。
綜合來看，方翔認(rèn)為，“揚州的3D打印在全國處于中高端水平，與最高端中航重機的差距就在于還不能使用鈦合金粉末作材料。”