3D打印成型技术:看得见摸得着的真实
记者在展示现场,见到了他们生产的打印机和诸多打印出的模型。3D打印机并不神秘,它的外形和你公司的打印机看不出太多差别,方方正正的“铁盒子”。而这些打印机能打印出的模型之精细超越想象,玩具人偶,人头骨模型,镂空花瓶,手机模型,汽车发动机模型,除了材质,几乎跟实物并无二致。
这些精细的原型是如何被“活生生”打印出的呢?想一下,一座房子是怎么用一块块红砖砌起来的。
Objet中国区总经理汪祥艮告诉本报记者,打印机喷头喷射出的是一种光敏树脂材料,喷头沿X轴方向来回运动,就好像一台行式打印机,同时喷射出一层非常薄的树脂在工作成型托盘上。
当树脂被喷射到成型托盘上后,UV紫外线固化灯沿着喷头工作的平台射出UV紫外光,立即成型和固化每层的光敏树脂材料,此步骤避免了使用其他成型技术需后期另外加工固化材料的过程。
完成一层的固化工作后,设备内置的成型托盘将会精确的下降一个高度,打印喷头将继续喷射光敏树脂进行下一层的打印和固化。一层一层,如此反复,直到整个模型打印制作完成。
“打印机的喷嘴口径为42微米,喷射出非常微小的树脂液滴,层厚只有16微米,目前为业界最薄。因此无论打印出的模型多么复杂,其表面都是光滑平整。”汪祥艮说。
成型模型的过程中使用了两种不同种类的光敏树脂材料,一种用来生成实际模型,另一种是类明胶状的用来作为支撑。这种支撑材料由程序控制被精确地添加到复杂成型结构模型的所需位置。例如一些悬空,空腔,底切,复杂细节结构和薄壁等结构。当完成整个打印成型过程后,用内置水枪就可容易滴去除这些支撑材料,留下光滑整洁的成型件。
它还能做些什么?
目前,3D打印机的主要作用还是使制造商和工业设计师降低产品开发周期的成本,并大大缩短新产品的上市时间。
但我们也可以对该技术有新的期许,比如去年9月,世界上第一辆“打印汽车”就曾亮相加拿大,那辆3D“打印汽车”名叫Urbee,是一辆三轮、双座混合动力车。它使用电池和汽油作为动力。虽然单缸发动机制动功率只有8马力,但由于其小巧轻便,最高时速可达112公里。
我们完全可以想象,在未来的某天,家里某处螺栓松了,可是手头没有工具,于是你用家用3D打印机打出一个多用扳手。孩子长高了,原来的自行车有些小,于是你打印了一辆大点的。也许你觉得有些不现实,可是二十年前你是否做过拥有一台打印机的梦?
3D打印机“复制”宇宙飞船
据国外媒体报道,美国国家航空航天局正在研究一项被称为“未来3D打印宇宙飞船”的技术,拥有了可3D打印的各种空间飞行器是个巨大的科技突破,美国国家航空航天局探索能否通过“打印复制”出廉价的机器人宇宙飞船,配备上相关的电子设备对宇宙进行探索,该想法如果成功实现,那将是对空间探索领域革命性的突破。目前,可打印的各种电子器件已经被大众所熟知,它们由喷墨打印机使用特殊的液体“复制”出导电通道、晶体管、电路甚至是光伏电池,比如Kapton薄膜就是一种聚酰亚胺薄膜,是性能非常好的绝缘材料,其由杜邦集团生产,可在较大的温度变化范围内保持稳定性。
通过这个技术,科学家就能“复制”出供机器人宇宙飞船使用的大量电子设备,包括了在探索天体途中使用到的各种传感器,比如科学信息收集设备、数据处理、下行传输数据链以及通信系统。根据位于加利福利亚州帕萨迪纳的美国国家航空航天局喷气推进实验室科学家坎德拉·舒尔特介绍:对于可3D打印的宇宙飞船,较为疯狂的一点是,即没有任何结构可言,整艘宇宙飞船基本上就是一张纸。