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3D打印未来桌面工厂

2011-04-15 09:04:17.0 来源:外滩画报 责编:王岑

摘要:
3D 打印机先将物品转化为3D 数据,然后再逐层分切打印,用粉末进行打印。粉末会一层层地被特殊的胶水粘合,按照不同的横截面图案固化,并一层层叠加,最终一个完整的物品就会在粉末槽成型。
  “技术的发展和那些粉末很有关系,未来的趋势是越来越细,强度越来越高。材料越细,每一层就更薄,做出来的东西精度就越高。现在无论使用什么牌子的3D打印机,最薄的厚度约为0.025毫米。如果想完美地展现头发丝还是很困难的,但是做小零件、模型等绰绰有余。” 金涛表示。


3D打印
 
  其实3D打印的概念早在几十年前就已提出。上世纪 70 年代,随着 3D 计算机辅助设计的兴起,设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体,但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型则是一个缓慢而费钱的过程。哪怕是制作一个鞋的鞋底模型,也会消耗 Timberland(美国著名的鞋业公司)一周的时间,费用大概为1200美元。

  于是,“快速成型”机应运而生,这就是3D打印机的前身。

  在这个过程中,麻省理工学院的一项发明扮演了重要的角色。1994年,几名来自麻省理工学院的科研和技术专家发明了一种名为三维打印(Three Dimensional Printing,简称“3DP”)的技术,并申请了专利。这种技术成型的速度快,设备价格便宜,操作起来更容易,虽然精度不够高但做概念产品或模型绰绰有余。1997年为了将3DP技术推向市场,Z-corporation公司正式成立。Z-corporation也是最先提出把3D打印机当成办公用品的3D打印机生产厂商,这也是唯一一家可以支持彩色打印的公司。

  据金涛介绍,“快速成型”也不止一种技术,但它们的原理都是截面的叠加不同之处只是每一层材料的凝结方式。有的材料是固体粉末,用液体粘合剂成型有的材料是液态的,用激光截面扫描成型“3D打印和快速成型从技术上来说没有太大区别,3D打印更多的是概念上的进步。原先的快速成型设备笨重、体积很大做一个东西耗费的时间相对也比较久。在人们的概念里快速成型设备是摆在工厂的生产设备,而3D打印机则是一台办公设备可以放在办公室里。和快速成型相比,3D打印更注重和设计师的沟通。”金涛表示。


Shapeways 最先由荷兰公司飞利浦提供启动资金,现在已经从飞利浦分离出来,成为一家独立的公司

 
  和设计师沟通的打印机

  读大学时,金涛的研究方向主要是计算机图形学。在香港大学从事图形图像研究时,金涛接触到3D打印的概念,他十分看好这项技术的前景,于是放弃在香港大学读博士的机会,回到杭州参与创办了这家面向公众的3D打印服务公司。一开始,他们设想公司的主要业务是“打印魔兽世界”的人物角色模型。金涛是一个魔兽迷,看到国外有网站可以打印自己心爱的角色模型,他也很想在中国大陆也搞一个。他们花重金买来了设备,但这项业务因为迟迟没有得到暴雪公司的版权授权,在进行了一段时间后不得不搁浅。

  就在他思考公司出路时,一个偶然的机会,金涛在国外发现一家名为Shapeways 的公司。这家公司提供在线的 3D 打印服务,网民们不仅可以像钢铁侠中的男主角制造战衣那样,在屏幕上折叠、翻转、修改自己的虚拟设计 ;还可以将这些构想的虚拟的东西制造出来变成现实,并送到眼前。网站上展示的设计稀奇古怪,有钟表、珠宝、神奇的魔方等,有人用这项服务给自己弄了个抽象雕塑,还有人做了自己居住城市的微缩模型。材料从不锈钢到玻璃、塑料和沙石,顾客包括个人和商店老板,很多商店老板定制珠宝饰品、礼品和小配件等在店里销售。

  Shapeways 的一名高管在公司刚开业时曾告诉媒体 :“我们的网友在业余时间里非常富有创造性,他们往 YouTube上传视频片段、在社交网络里摆弄Profiles、撰写各种博客。现在我们可以将他们自己的想法变成现实。”

  金涛觉得,这样的商业模式能最好地利用群众的创造力,也能最大地发挥 3D打印机的价值。受此启发,他们将公司变成中国第一家3D打印服务公司,只要用户提供3D数据,选择建造材料,他们就可以将其设计变成实体。“我们的客户很多,微软在这里打印过他们的新产品模型,建筑事务所、中国美(微博)院建筑系,还有一些工艺品公司、设计公司、文物研究所等,都在这里打印过。”金涛说。

  如今这样的3D服务公司在世界各地蓬勃发展。除了最有名的 shapeways,3D 打印机的生产厂商之一 3D Systems也设立了一家合资公司 Mqast,这家公司支持用铝和不锈钢来打印。

  如今全球最大最贵的3D打印机,可以用激光烧结直接制造复杂的塑料、金属和合金元件。在消费电子业、航空业和汽车制造业,3D打印已经变得越来越流行。它们不光可以离开传统的大规模机床来制造小数量的部件,而且可以用不同方法来制造,比如单个制作喷气式飞机上的空气动力导管,而不再需要很多不同的元件来组装它。

  就像早年的激光打印机,一些3D打印机已经走入艺术家和动手爱好者们的工作间。美国人杰·勒农为了让自己的一台1907年生产的老式流线型汽车继续行驶,购买了一台 3D 打印机。通过 3D 打印机,他将没法再买到的元件扫描进电脑,或者用草图设计一个丢失的元件,打印出附件,在车上试验检测设计是否合理。多亏了3D打印机,他的这辆老爷车如今已能继续行驶。

  3D 打印机加速设计过程的能力将会对产业产生巨大影响。“现在工程师可以这样做:有了想法,打印出来,拿着它和别人分享,然后修改并再打印一个。”以色列的3D打印机生产商Objet公司首席执行官大卫·赖斯在接受《经济学人》杂志的专访时表示:“突然间,设计变得更具革新和创造性。”

  现在,设计师们可以用3D打印机做一些有趣的事情,比如修补一个破玩具,耐克、阿迪达斯等公司用它们来打印新的运动鞋模型,在福特、保时捷、摩托罗拉、诺基亚、惠普等公司的研发生产线上,也能看到它们的身影。
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