3D打印徹底顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)

笨重的大家伙，體型沉重，張開(kāi)一張很大的“嘴巴”，這好像是現(xiàn)在很多人對(duì)于3D打印機(jī)的外觀印象和看法，筆者還記得小時(shí)候看的動(dòng)漫，哆啦A夢(mèng)，那只有著神奇魔法的貓，可以變出任何想要的東西，轉(zhuǎn)回現(xiàn)實(shí)，現(xiàn)在這種夢(mèng)想我們也可以成真了。

1、3D打印全面顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)

你只需要按下“打印”按鈕，然后稍等一會(huì)兒，接下來(lái)他就會(huì)像哆啦A夢(mèng)的魔法口袋一樣制造出各種各樣很新奇的玩意兒，同比例的人像、汽車模型、可以穿的運(yùn)動(dòng)鞋等等。這些就是我們當(dāng)今的3D打印技術(shù)，一種“無(wú)所不能”的技術(shù)。

曾經(jīng)有一位行業(yè)內(nèi)部的專家表示，在未來(lái)，3D打印技術(shù)將會(huì)取代整個(gè)制造業(yè)。這話聽(tīng)起來(lái)口氣不小，就目前而言3D打印好像還沒(méi)有達(dá)到這個(gè)程度，但是我們現(xiàn)在很多東西已經(jīng)完全可以讓3D打印機(jī)來(lái)完成了。

英國(guó)工程學(xué)家阿德里安·鮑耶曾經(jīng)表示，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，用戶只需要自己下載或設(shè)計(jì)出來(lái)圖紙，然后根據(jù)3D的建模，讓打印設(shè)備能夠清楚的了解目標(biāo)物體，然后輕按打印按鈕，剩下的工作就交給打印機(jī)來(lái)完成了。當(dāng)然，我們不能人云亦云，但是3D打印果真有如此大的功能？本期就請(qǐng)大家跟隨筆者，我們從不同角度和專家觀點(diǎn)來(lái)看看3D打印在未來(lái)能夠發(fā)展到怎樣的程度。

2、所有模型都靠打印機(jī)來(lái)完成？

曾經(jīng)有一位學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的工程師向大家展示了自己“魔法”般的能力，他依靠?jī)r(jià)值100多萬(wàn)元的一臺(tái)3D打印機(jī)變出了雄偉的宮殿，十分逼真的佛像，不過(guò)在此之前，他還要繪出可供3D打印機(jī)識(shí)別的“圖紙”。這種存儲(chǔ)在電腦里的模型圖，展示了被打印物體的精確數(shù)據(jù)。如果想要做出一個(gè)實(shí)際中存在的物體，只需要通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)得像電吹風(fēng)機(jī)的掃描設(shè)備，就可以將其轉(zhuǎn)換成電腦屏幕上的模型圖。

圖紙成型以后，把圖紙發(fā)送到3D打印機(jī)當(dāng)中，我們就可以坐等打印成品新鮮出爐了，這一過(guò)程依托的是美國(guó)發(fā)明家恰克·赫爾創(chuàng)立的“光固化快速成型術(shù)”，1986年，他提出可以通過(guò)逐層疊加薄層，利用紫外線固化后形成固體模型。

一旦接到指令，大嘴巴模樣的打印機(jī)就會(huì)立刻亮起光來(lái)，隔著透明罩的內(nèi)部工作臺(tái)上的UV燈放射出紫外線。與此同時(shí)，8個(gè)比繡花針針頭還小的打印噴頭來(lái)回移動(dòng)，每個(gè)噴頭上面有60個(gè)小孔，像打水槍一樣向工作臺(tái)上噴射著一層又一層的液態(tài)打印材料，先進(jìn)的機(jī)器可以達(dá)到每層最薄的只有0.025毫米。

說(shuō)完了打印過(guò)程，我們?cè)賮?lái)說(shuō)說(shuō)3D打印耗材，就目前而言，現(xiàn)在的3D因技術(shù)大多數(shù)使用的都是樹(shù)脂、尼龍、塑料或者石膏材料。但實(shí)驗(yàn)室也傳出越來(lái)越多的成功案例，包括支持鈦、不銹鋼或沙土材料的打印技術(shù)。這么一來(lái)，打印飛機(jī)、汽車甚至是可以居住的房間，都不再遙遠(yuǎn)，并且據(jù)說(shuō)現(xiàn)在打印房屋已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。

3、如此先進(jìn)技術(shù)我們都能行嗎？

擁有3D打印專*的赫爾曾經(jīng)專門拍了一部短片，這部短片詳細(xì)介紹了3D打印技術(shù)的從無(wú)到有，從初期研發(fā)設(shè)計(jì)到最后成型，赫爾的打印機(jī)如同一個(gè)咖啡機(jī)，白色的激光針頭像一支削尖了筆頭的鉛筆，對(duì)著裝滿藍(lán)色液體的杯子來(lái)回移動(dòng)，發(fā)出滋滋的聲音，過(guò)不了一會(huì)兒，如同魔術(shù)一般，一個(gè)成型的立體小杯子從藍(lán)色液體里面浮出水面。

實(shí)際上現(xiàn)在除了主流的光固化快速成型技術(shù)，還有很多其他的3D打印技術(shù)也已經(jīng)相當(dāng)成熟了，比如像熔融積沉成型術(shù)、選擇性激光燒結(jié)術(shù)，這些新技術(shù)目前主要是受到了高額成本問(wèn)題的困擾，才導(dǎo)致此項(xiàng)打印技術(shù)目前只被應(yīng)用在了某些小范圍工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)用上，但是未來(lái)的前景是十分明朗的。

2004年，還在英國(guó)巴斯大學(xué)教書(shū)的阿德里安看到了3D打印這項(xiàng)研究。這位熱心人士趁著課余時(shí)間寫(xiě)了篇文章，發(fā)表在巴斯大學(xué)的網(wǎng)站上，希望有人能夠普及推廣這項(xiàng)技術(shù)。

在他的領(lǐng)導(dǎo)下，一項(xiàng)叫做Reprap的3D打印項(xiàng)目在2006年誕生。這個(gè)項(xiàng)目的含義就是“實(shí)現(xiàn)自我復(fù)制打印”，設(shè)計(jì)者希望通過(guò)“自我復(fù)制打印”，讓世界上更多的人擁有3D打印的能力，“只要一個(gè)人買了一臺(tái)Reprap機(jī)器，它可以自我復(fù)制第二臺(tái)、第三臺(tái)甚至更多，送給這個(gè)人的朋友，最后大家都可以用得上3D打印機(jī)”。

現(xiàn)在，阿德里安的技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了相對(duì)低成本。相對(duì)于北京市計(jì)算中心購(gòu)置的100多萬(wàn)元人民幣大設(shè)備，他的設(shè)備只需要300美元，折合1892元人民幣。盡管如此，他依然不滿意，因?yàn)槟壳敖M裝設(shè)備的技術(shù)只有專業(yè)人士才能做到，“以后的技術(shù)應(yīng)該像傻瓜相機(jī)一樣，人人都會(huì)”。的確，我們熱切期待3D打印機(jī)變成傻瓜相機(jī)那樣簡(jiǎn)單易用。

4、曾經(jīng)的3D打印技術(shù)成笑柄

當(dāng)今3D打印技術(shù)已經(jīng)相對(duì)變得成熟了，但是當(dāng)這項(xiàng)技術(shù)剛剛出現(xiàn)的時(shí)候，被很多人認(rèn)為是天方夜譚不可思議，就算是打印出來(lái)也是毫無(wú)意義的。但是隨著耗材和打印設(shè)備的不斷革新，讓所有人都大跌眼鏡。

現(xiàn)在的3D打印設(shè)備已然是花樣翻新，只要用戶有一張?jiān)O(shè)計(jì)圖紙，3D打印機(jī)就可以幫你把平面圖紙變成立體的產(chǎn)品，小到玩偶，大到房屋，都已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)，頗為知名的3D建筑打印機(jī)整體身長(zhǎng)6米，高6米，比傳統(tǒng)的3D打印機(jī)都要大很多，跟其他3D打印機(jī)基本原理一樣，它也是通過(guò)一層層累積打印材料，把電腦上的虛擬圖像變成固體實(shí)物。只不過(guò)建筑打印機(jī)打出的并不是只有0.025毫米的薄層液態(tài)材料，而是厚達(dá)50毫米的沙土，固定后可形成立體建筑。

迪尼打印建筑的過(guò)程并不需要混凝土，而是普通的沙土和特殊的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，通過(guò)噴頭逐層噴射混合，構(gòu)成堅(jiān)固的墻壁，建筑里的空間也噴滿了沙土，但沒(méi)有噴射粘結(jié)劑，所以當(dāng)混合過(guò)粘結(jié)劑的沙土構(gòu)成建筑形態(tài)后，這些沒(méi)有參與構(gòu)造的細(xì)沙會(huì)自動(dòng)