3D打印技術的迅速白熱化，炒紅了國內(nei) 外股市，也突然間讓一向默默無聞的大連理工大學材料科學與(yu) 工程學院教授姚山及其團隊備受關(guan) 注。因為(wei) “世界最大幅麵的3D激光打印機”，就誕生在他的實驗室裏。

　　這台目前“世界最大的3D激光打印機”，主體(ti) 高達4米，長約10米，寬約3米，可以打出4米直徑輪胎花紋模具的鑄型、複雜曲麵葉片鑄型等，讓人們(men) 在3D打印的工業(ye) 化應用之路上看到更多的可能。

　　然而，姚山卻表示，3D打印技術應該理性“降溫”，因為(wei) “技術上無法生成高精度的工業(ye) 製件，就不可能完全擺脫傳(chuan) 統的製作方法”。這又是怎麽(me) 一回事呢？

　　“大”是因為(wei) “快”

　　3D打印技術被很多人視作第三次技術革命的前奏，可是誰也無法掩蓋激光3D打印機的弊端—“慢”。指甲蓋大小的微型茶壺需要打印1個(ge) 多小時，打印一個(ge) 鋼鐵俠(xia) 頭盔需要一個(ge) 星期。如此計算，打印大件的機翼、螺旋槳恐怕要以月計。

　　然而，如今這一弊端在姚山的團隊有所突破。這源自姚山的兩(liang) 個(ge) 專(zhuan) 利—基於(yu) 覆膜粉末材料輪廓線掃描的激光快速成型方法和複雜形狀幾何體(ti) 的覆膜粉體(ti) 激光選區失效整體(ti) 成型方法，保守估計輪廓失效法比傳(chuan) 統的SLS法提高5~15倍的速度，製造成本降低了40%。

　　據姚山介紹，3D打印都是通過疊層鋪粉的技術實現的，鋪粉之前要對3D建模的斷麵進行逐層掃描。普通的3D打印機逐層掃描橫截麵上的每個(ge) 點，而他所開發的技術隻掃描橫截麵上的輪廓線及幾個(ge) 分隔線。“我們(men) 用最慢的速度做到五六層時，一般的3D打印機才做完第一層。”

　　這台世界最大幅麵3D激光打印機的誕生有一定的偶然性，它是姚山應合作方的要求，為(wei) 生產(chan) 直徑4米的工程輪胎花紋模具開發而製作的。“機器大的前提是打印速度要快，否則它就失去了大的價(jia) 值。如果耗時過長，用傳(chuan) 統的工業(ye) 方法也能做出來，成本優(you) 勢不見得存在，市場應用也會(hui) 受到限製。”

　　直接用於(yu) 工業(ye) 製件尚缺火候

　　既然速度提高了，未來能否應用在工業(ye) 批量生產(chan) 上？富士康郭台銘曾批駁3D打印技術引領第三次技術革命的言論，甚至放言說“如果真的是（第三次技術革命的引領），"郭"字就倒過來寫(xie) ”。

　　姚山告訴記者， 3D打印每層粉體(ti) 的厚度在0.2~0.3毫米，如不做特殊處理，不可避免會(hui) 有台階效應，並導致物件有0.1~0.2毫米的誤差。“這樣的物件，作為(wei) 不求表麵尺度和粗糙度的結構件是可以的，但是直接用於(yu) 工業(ye) 多半是不合格品，因為(wei) 工業(ye) 製件通常有嚴(yan) 格的尺寸精度和粗糙度要求。”

　　正如人們(men) 所知道的，如今3D打印技術尚無法突破設備、材料造價(jia) 等方麵的瓶頸，實現大規模量產(chan) 尚待時日。姚山團隊走的是一個(ge) “中間路線”，用3D打印技術製作砂型（芯）。在他的實驗室裏，有3D打印出來的輪胎花紋砂型、螺旋槳砂型、汽車衝(chong) 壓模具砂型及其水道砂芯、動物雕像等等，隻不過它們(men) 都是清一色的“沙色”，他笑著把它們(men) 稱作“醜(chou) 姑娘”。

　　“姑娘”雖“醜(chou) ”，但卻能派上用場。經3D打印生成的砂型結合傳(chuan) 統的鑄造技術就可以獲得金屬的樣件或毛坯，比起傳(chuan) 統的鑄造方法，這種基於(yu) 數字化技術的鑄件在精度及其穩定性上有了很大的提高，可以直接用於(yu) 數控精加工製得金屬模具。用於(yu) 鑄型（芯）3D打印的材料是鑄造用的覆膜砂，成本每噸隻有1000~2000元。

　　下一步，反變形

　　3D打印技術白熱化的當下，國內(nei) 大部分研究關(guan) 注3D打印製件本身，而姚山的注意力已經轉向研究製件的變形問題。

　　姚山團隊的研發目標是用3D技術製作模具，其中變形及其控製技術是攻關(guan) 的要點。

　　他表示，實現數字化控製後，在材料單一的環境下，可以通過數學建模和實驗來掌握變形規律並製定反變形的規則，根據反變形規則預先計算出產(chan) 品的反變形量並修正製件的尺寸，最終使得目標製件在尺寸上符合設計要求。

　　在姚山的實驗室裏，有一組學生專(zhuan) 門對3D製件進行三維掃描，把3D打印出來的模型和3D設計模型進行比對。

　　學生楊通表示，在三維結構中，製件不同部位的壁厚有厚薄之分，加工過程中的溫度變化會(hui) 導致產(chan) 品變形，但這種變形是有規律可循的。通過掃描三維點雲(yun) ，用軟件比對點雲(yun) 數據與(yu) 原設計件的差值，再結合數學建模和數值分析就能逐步找到結構和熱過程對變形的影響，總結規律。

　　“把3D打印和最基礎的鑄造技術結合起來，是我們(men) 的核心目標。”為(wei) 了實現這個(ge) 目標，姚山“先想了10年，又做了10年”，他期待不遠的將來，能夠基於(yu) 3D技術生產(chan) 出最好的鑄件和金屬模具。