“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。”
有這么一種打印機,它可以打印出會飛的飛機、可騎的自行車,時速上百的賽車,或是一塊香甜可口的蛋糕,甚至五顏六色的衣服與鞋子……這不是科幻電影,而是3D打印機技術所帶來現實。
把三維圖像變成實物
在北京DRC一個操作間里,一個大箱子似的機器嗡嗡作響。透過機器前端的一塊玻璃,可以看到機器內部一個頭向下的“噴頭”正在不停地抖動,似乎在把東西“噴”出來,仿佛在噴出墨水一般。
這樣運行了約十分鐘,“噴頭”下面的一個小平臺上淺淺地鋪上了一層樹脂狀的東西。兩個小時后,樹脂狀的東西層層疊加,并漸漸有了些可見的立體圖案花紋,又過了兩個小時,一個活潑可愛的“小精靈”模型呈現在了人們面前。這個“小精靈”頭上長了兩只角、后面還有個小尾巴。因為是樹脂材料,因而看起來晶瑩剔透,非常漂亮。
“這就是用3D技術和專門設備‘打印’出來的!”從事該項3D打印業務的叁迪網營銷總監邵漠宇向記者介紹,“像這個小東西,‘打印’出來后有時還能看到一層一層疊出來的痕跡,經過一定的后期處理,會更加精致漂亮。”
這個不大的操作間里,還擺著各式各樣用3D技術打印出來的東西,有工業用的管道、工具,還有個性十足的樣品。在一個架子上,記者看到一個造型精巧的別墅群模型。工作人員說,像這樣的建筑模型,內部設計十分復雜,如果用傳統的雕刻方法將很難處理,而用3D技術,則可以輕松“打印”出來。
打印完小精靈,工作人員又計劃打印一個玩具火車頭模型。他先在電腦上將三維圖像的各項參數調好,然后把相應的材質在“大箱子”打印機上裝好,再按下按鈕,機器里的“噴頭”又重新動了起來。“現在的3D打印時間都比較長,就像這個小小的火車頭模型,也要打10個小時,現在才剛剛開始呢!”他說。
邵漠宇說:“我們的用戶多種多樣,除了工業上需要外,很多打印產品都是人們定制的,你看這是用樹脂打印的人體模型,這是用石膏打印的人的頭骨模型,這是用塑料打印的小杯子,這個是創意設計打印出來的手機插座,這個是裝飾用的花瓶……”
彌補工業生產的不足
我們生活中的很多東西,現在都可以通過3D技術打印出來,材質可以是塑料、樹脂、尼龍,也可以是金屬、木質、陶瓷等。因為材質的不同,3D打印所用的工藝也略有差異。相對而言,塑料、樹脂、尼龍類等材質的產品,打印的時候多用的是一種層層堆疊的方式。
以打印塑料產品為例,工作人員先是將塑料絲一圈一圈繞在打印機的材料進口軸上傳送到機器內部,經過300℃以上的高溫熔化成半液態狀物質,然后再通過噴頭像噴墨一樣一點點噴出來,一層一層堆疊,最終“打印”成一個完整的成品。金屬類的產品則是將金屬粉末用激光等高溫燒結而成,經過后期的打磨、鉆孔、電鍍等加工,產品會更為精細美觀。
3D打印的出現,使平面變成立體的過程一下簡單了很多。盡管國內大多數人對這一概念尚不了解,但已有越來越多的人通過這一技術,實現了自己的夢想。據介紹,當用戶想要用3D技術打印出某個東西時,工作人員會先對產品原件進行三維掃描,然后將數據輸入電腦,繪制成三維立體圖像,再傳輸到打印機,裝好原料,按下按鈕并輸入相關的參數,一段時間后,一個原件產品的“復制品”誕生了。
這種打印方式的優勢在于,僅需幾個小時或一夜時間即可將樣品打印出來,而不必花費數周時間等工廠制作樣品。這種技術可以制造過去認為復雜而不經濟的產品,并大大減輕產品重量。
不便宜的“復制品”
邵漠宇告訴記者,現在的人都比較講究個性,來我們這里的客戶,有的要打印自己的身體,有的要打印玩具,有的要打印頭像,有的要打印花瓶等等,種類繁多,技術要求也很高,如果進行工業化生產很不劃算,而用3D打印則比較合適。
“在繪制三維圖像時,我們還可以根據用戶的想法,對原始的三維圖像進行修改美化,甚至把不相干的東西嫁接到一起,比如把人的頭像印到杯子上,把一件古董的花紋嵌到一個現代的產品上,或把古董的裂紋抹掉,最后打印出來的東西,就會是一個比原件更精美、更有創意的產品。” 邵漠宇說道。
不過就目前來看,雖然3D打印能讓人們輕松擁有很多以前想都不敢想的東西,但價格并不便宜。據了解,3D打印的價格通常按打印成品的體積、材質,以及材質的單價來計算。以前文所述的樹脂“小精靈”而言,小孩子拳頭般大小,總重約十幾克,價格在100至200塊錢左右。“像這么大的小頭像,如果用石膏,估計花費要幾百塊錢。” 邵漠宇說。
能想到的東西,都可打印出來
3D打印的概念最早由美國“三維系統”公司首席技術官查克·赫爾提出。1986年,他發明了一種“光固化快速成型術”,稱可以通過逐層疊加薄層,利用紫外線固化后形成固體模型。這后來成為了3D打印的技術起源。經過20多年的發展,這項技術得到了迅速的發展,除了能打印很多的工業產品,還能打印一些“超乎人們想象的”東西,比如人體的一些器官。
早在1997年,馬薩諸塞州總醫院的科研人員就用3D打印機制造了一個人耳軟骨形狀的可降解支架,放進牛的成軟骨細胞,并且將其植入一只裸鼠的皮下。幾個月后,發育的軟骨組織逐漸滲透進這個支架,并且將支架降解掉,他們就得到了一只體外培養的人耳。2009年,瑞士伯爾尼的研究人員又用3D打印機成功制造出了尺寸精確的人拇指骨,它只需要一些簡單的材料:高精度的3D結構圖、三鈣磷酸鹽和聚乳酸以及一些能夠發育成骨骼的干細胞。
而到了現在,用3D技術甚至能打印出巨大的房屋。“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。” 作為世界首個公布3D打印機開源數據信息的科學家,英國工程學家阿德里安·鮑耶在接受媒體采訪時這樣說道。
據了解,在國外,3D打印機已能打印飛機、槍械等產品,運用越來越廣泛,讓傳統的工業制造越來越感受到了先進技術所帶來的壓力。 “只有你想不到的,沒有它打印不了的,”美國“三維系統”公司首席執行官阿貝·雷琴塔爾這樣形容如今的3D打印技術應用。
國內3D打印,何時火起來?
不過在國內,這一技術還處于起步階段,運用層次較淺,技術水平也不太高。邵漠宇說,現在國內真正從事3D打印的企業還不多,我們算是其中較早的一家,技術和設備主要還是從國外引進,與美國、以色列等3D打印發達國家比較,各方面差距都比較大。
其中尤其以模型創意和材質的差距最大。邵漠宇說,國內現在優秀的創意設計相比國外還是比較少,而3D打印要進一步的向前發展,受到人們的青睞,不能只依靠用戶自己的想法,還需要一批優秀的設計師更多更好的創意,引導人們的個性需求,這樣才能運用3D技術打印出更生動、更好的東西,也才能更吸引人們目光。
另外,3D打印的材質也是個瓶頸。無論是工業需要,還是人們的個性化打印需求,都需要種類更多、品質更好的材質,但現在國內這方面還比較欠缺。“沒有過硬的,符合要求的材質,我們怎么可能打印出飛機、汽車來,就算打印出來了,能上天飛、地上跑么?”邵漠宇說。