日前,有媒體(ti) 報道,一名英國男子在交通事故中麵部嚴(yan) 重受傷(shang) ,醫院通過3D打印技術,製造出與(yu) 他原來相同模樣的骨骼和麵頰,他從(cong) 此可以繼續正常生活工作了。近兩(liang) 年,這個(ge) 出現在上個(ge) 世紀八十年代的快速成型技術,已得到超快速發展,應用也從(cong) 國防、醫療等尖端領域,到玩具、工藝品等民用領域,采用的材料有塑料、陶瓷,甚至還有細胞、金屬和食物,有些打印機還能結合不同介質。
日前,幾位華商攝友來到西安交通大學曲江校區的快速製造國家工程研究中心,在增材製造(也就是3D打印技術)實驗室裏,見證了一匹工程塑料馬的誕生。
走進增材製造實驗室,4台光固化激光快速成型機比大衣櫃小一點,工作中幾乎聽不出任何聲響。兩(liang) 個(ge) 技術人員看著電腦屏用鼠標操控。這些大家夥(huo) 身材大,作用也不一般。25歲的3D打印技術員許兵說,它對材料的利用率高,技術精度高。
光固化激光快速成型機適用的材料有光敏樹脂、沙子、生物陶瓷、金屬粉末和細胞,不同材料采用不同類型的打印機。
打印光敏樹脂是通過電腦控製,利用激光照射將液態樹脂逐層進行掃描,使其產(chan) 生光聚合反應,從(cong) 而形成一個(ge) 薄層截麵。當一層固化後,移動工作台,在固化好的樹脂表麵再敷上一層新的液態樹脂,如此重複直到整個(ge) 零件原型製造完畢。加工沙子、生物陶瓷和金屬粉末時,是通過激光燒結方式打印,不同材質粉末燒結溫度會(hui) 有所不同,比如鈦合金就要1200℃,金屬粉末高溫熔化再固化,之後層層累加而成的,製作的零件精度較高而且結構非常複雜。
西安交大一位負責3D打印的工作人員說,光固化激光成型可用於(yu) 國防軍(jun) 工的風洞實驗、模型製作、精密鑄造等;汽車或摩托車車燈試製,快速精密鑄造等;家用電器的機殼、電器接插件試製等;醫療的手術輔助,假肢,人造骨,牙齒矯正等。激光燒結成形製作的大尺寸砂型零件,可直接應用於(yu) 汽車和航空航天領域。這個(ge) 實驗室裏,還有兩(liang) 個(ge) 比微波爐大一些的透明箱子。許兵說,那也是進行3D打印的設備,隻不過是進行工程塑料打印。箱子裏有個(ge) 噴頭快速地來回擺動,發出吱吱的聲音。噴頭上麵連接著一條彩色的塑料線,220℃高溫噴頭下則有一個(ge) 快完工的紅色立體(ti) 模型。等噴頭下麵的那個(ge) 模具慢慢“長”大成型,原來是一匹“飛馬”。
這種設備是采用熱融技術,其原理是將3D模型按照一定的算法進行分層解析,然後控製噴頭分層運動,添加打印材料到噴頭,加熱後的材料融化後從(cong) 噴頭擠出,然後固化成為(wei) 物品結構中的一層,經過噴頭不斷移動擠出材料,無數層材料固化後就形成一個(ge) 完整的物品。
經過一段時間觀察,從(cong) 表麵看也沒發現這裏麵有什麽(me) 神秘的。但其實,3D打印原理簡單,工藝卻很複雜,包含的技術含量很高,其實把3D打印機看成是產(chan) 品製造機器人更容易理解。
快速製造技術最大的優(you) 勢在於(yu) ,它大大降低了產(chan) 品開發成本和市場風險,可以使產(chan) 品開發周期縮短為(wei) 傳(chuan) 統技術的三分之一至十分之一,費用則要比傳(chuan) 統方法節約30%甚至50%,機械加工效率提高三到五倍。但是,設備費用仍很高昂,何時能真正走入尋常百姓家,目前來看它仍需時日。
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