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趨勢:3D打印將取代幾乎所有的制造業
編輯:如秋 [ 2012-10-23 11:13:52 ] 文章來源:廣告設備在線
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  在北京市計算中心的一間辦公室里,一臺灰色機器在黑暗中嗡嗡作響。這個差不多有辦公桌大小的家伙,看起來像個笨頭笨腦的舊式洗衣機。其中的工作臺和噴頭,就像我們看牙醫時張大嘴巴露出的牙齒,呆呆地沖向前方。

  可是,當這個笨拙的“大嘴巴”合攏起來,只要輕輕按下“打印”鍵,過上一兩個小時,它就會像機器貓的神奇口袋那樣,吐出各式各樣的稀奇玩意兒:同等比例的人體牙床,有12個齒輪的多邊儀器,柔軟的運動鞋底,堅硬的頭像雕像……如果你愿意,它甚至可以吐出一座原模原樣的迷你版“大覺寺”!

  這是一臺來自以色列的3D打印機。目前,這一技術已經實現了打印出一部分建筑外墻、味道堪比鮮肉的人造豬肉,甚至是人體毛細血管。這項只有25年歷史的技術也被英國的《經濟學人》周刊評價為,將“與其他數字化生產模式一起,推動第三次工業革命的實現”。

  “3D打印機將來不是要取代某一個制造業,而是要取代幾乎所有的制造業!弊鳛槭澜缡讉公布3D打印機開源數據信息的科學家,英國工程學家阿德里安·鮑耶對中國青年報記者表示,“未來你想要什么,只需下載圖紙,按一下‘打印’鍵,就可以去喝咖啡聽音樂了,剩下的所有事,請統統交給打印機!

  要是所有模型都能用打印機打出來,那可就好了

  雖然所學的專業是機械設計,工程師向磊卻能像個魔術師一樣,變出莊嚴肅穆的大雄寶殿、惟妙惟肖的無量壽佛……他只需要走到這臺價值100多萬元人民幣的3D打印機前,輕輕按下“開始”鍵。

  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。

  接下來,再將“圖紙”發送到3D打印機上,就可以等待立體打印品的出爐了。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。

  當時恰克只有47歲。這位費時費力做模型的發明家,冒出這樣一個主意——要是所有模型都能用打印機打出來,那可就好了!

  如今,這已經不是遙不可及的事。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。

  這些打印材料裝在汽油桶大小的容器里,它們決定了成品的質地。目前的3D打印技術大多使用的是樹脂、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。

  由于對光敏感,在紫外線燈照射下,剛剛噴上的液態樹脂會迅速固化,就這樣一層層累積變成固體。在原本已經空著的部分,噴頭會噴上可溶于水的支撐材料。

  就這樣來來回回一層層地累積,不斷下沉的工作臺上面會積出一個樹脂模型。這時候工程師回到這間小屋,從“大嘴巴”里取出這個模型,到隔壁的陽臺上用高壓水槍沖洗掉附著在模型上面的支撐材料,就這樣,不管圖紙上的模型有多復雜,3D打印機都能忠誠地打印出來。根據模型大小不同,整個過程大約會花掉兩到數十個小時。

  未來3D打印技術就像傻瓜相機一樣,人人都會操作

  為了讓更多人明白3D打印技術的原理,身為專利擁有者的赫爾還特意拍了一部短片。短片里的他還是黑白參差的頭發,坐在貼滿計劃書的書桌前,背后還有一個聽筒粗大的老式電話,嚴肅地說:“我們正在研發一種技術,能夠把你在電腦屏幕上看到的圖像迅速轉化成實體!

  跟北京市計算中心略顯笨重的3D打印機不同,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。

  “等會兒,這短片拍攝于……25年前?!”在這則視頻短片底下寫著這樣一條留言!霸瓉3D打印在25年前就實現了?”

  事實上,實現3D打印實體的技術還有許多。除了赫爾提出主流技術光固化快速成型術,還有熔融積沉成型術、選擇性激光燒結術等。只不過長久以來,由于成本高達數萬甚至數十萬美元,這項技術只是小范圍地運用在工業產品設計上。

  2004年,還在英國巴斯大學教書的阿德里安看到了這項研究。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。

  “我本來只是想告訴大家,這里有個好主意,結果我在學校路上遇到的每個人都對我說,為什么你不做呢?”阿德里安一邊沖著咖啡,一邊笑瞇瞇地告訴中國青年報記者, “后來我想了想,那我就來試試吧!”

  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”。

  他用生物學家的名字稱呼自己的機器,第一代機器叫做“達爾文”,后來還有“孟德爾”和“赫胥黎”,“生物是一個自我復制繁殖的過程,我們也是”。

  雖然阿德里安創辦了公司,但這個教書匠似乎并沒學會商人的精打細算。他花了好一會兒時間才聽明白關于銷售利潤的提問,然后遲疑地回答:“我們本來就沒有打算要賺錢!”

  他說,應該讓更多人接觸到3D打印這項技術,參與到這場變革中。阿德里安開源了3D打印機的數據,任何人都可以在他的網站上獲得相關信息。

  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”。

  “好多人問我什么時候這些愿望能夠實現,我和這地球上其他的70億人一樣想知道答案。”阿德里安說,“我已經老了,我沒辦法也沒有精力繼續我的研究?晌野l自內心地相信,這項充滿生命力的技術,普及的那一天一定會到來!

  偉大發明所能帶來的影響,在當時那個年代都是難以預測的,3D打印機也是如此

  阿德里安夢想實現的這一天,也許比想象中更近。現在只要變換打印材料,就可以打印出不同材質的東西,五花八門的成果層出不窮。

  “如果你有設計圖,現在也有建筑打印機可以為你打印出一個小房間,只不過目前能實現的最大尺度只有5米左右,那房子估計有點窄!卑⒌吕锇泊蛉さ卣f。

  頗為知名的3D建筑打印機是由意大利發明家恩里科·迪尼推出的,它有6米長、6米高,比一般的3D打印機都要大!俺谴虺鲂〔考缓笃唇,否則3D打印機總要比所打設備更大,這是它的一個缺點。”迪尼說。

  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脫落,可以留給下一次建筑循環利用。

  迪尼已試驗打出了一部分建筑外墻。他還研究著如何把打印材料變成月球塵埃,一旦成功,今后人們就可以在月球上快速建造基地。

  不過,到目前為止,3D打印依然是一項成本高昂的燒錢投資。按照北京市計算中心的打印規格,每1克的成品大概報價100元人民幣左右。懷抱著“打印房子”夢想的迪尼,早已經被滾雪球似的債務問題纏身。

  “偉大發明所能帶來的影響,在當時那個年代都是難以預測的,1750年的蒸汽機如此,1450年的印刷術如此,1950年的晶體管也是如此!薄督洕鷮W人》評價道,“我們仍然無法預測,3D打印機將在漫長的時光里如何改變這個世界!

  阿德里安喜歡跟人這樣舉例:30年前,我想舉辦一個派對,需要印很多請柬,我只能去工廠,當時打印機很有限,但是現在幾乎人人家里都有打印機,自己在家就能做請柬。當3D打印機可以進入普通人生活的時候,許多愿望就可以自己實現。

  “在不久的未來,也許我們可以擁有一個沒有工廠、沒有商店的世界,大家都是設計師,人人都是制造商,只要身邊擺一臺3D打印機,你就可以得到你想要的東西!卑⒌吕锇舱f。

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