体验扬州“3D打印”“打印”出立体齿轮
时间：2013-03-01 10:07 来源：未知 作者：中国3d打印网 阅读：次
汽车模型、心脏模型、空心大象、玩具……西安交大扬州科技园快速成型中心一个展柜里摆得满满的。快速成型中心主任方翔说，它们都是用扬州的3D打印机打出来的。
方翔给记者看了几个刚打印出来的缩小的动物模型，说这和成龙《十二生肖》中的兽首打印技术差不多，只不过机型不一样，所用的材料不一样。
在美英等国，3D打印技术的应用已较为广泛，大到飞行器、赛车，小到服装、手机壳，各领域或多或少都用到了3D打印技术。
3D打印机最诱人的应用则是分散制造，据称这也是未来工业革命的方向。方翔说，如果我们扬州人想买一辆长春第一汽车厂生产的奥迪，那奥迪车要经过长途运送才能到扬州。而未来3D打印机可以直接在扬州一个一个部件地把奥迪车“打印”出来，然后工人组装一下就可以了。
现场见证，1小时“打印”出齿轮
在快速成型中心激光成型室，一台激光式3D打印机中间有一个微波炉大小的方形空盒，盒顶上方悬挂着一个激光发生器探头，盒底是一个“池子”，装满了液态状的光敏树脂材料，“池子”中央还有一个网状的支撑架。记者注意到，随着探头射出的激光在池面上移动，光敏树脂材料在支撑架上形成一个个的固化点，并由点成面，一个小时后，最终形成一个齿轮状的实物模型。
在这个过程中，3D打印是一个从点到线，从线到面，通过层层累积实现立体打印的过程，就像盖楼房，从地基开始，用砖瓦、水泥、沙石一层层往上砌，最终建造起一整幢楼房。
“传统方法做一个齿轮，一般是在整块材料的基础上，去除多余部分，将剩下的部分制成产品。”对于3D打印与传统制造方法的不同，方翔形象地比喻说，传统制造法是做“减法”，而3D打印是做“加法”，也叫它“增材制造”。
理论上讲，人也可以“打印”出来
指着刚刚打印出来的“齿轮”，方翔表示，打印出什么样的实物模型，是根据事先输入的数据而定。也就是说，3D打印，首先要把实物设计成“图纸”，这个图纸即为数字模型。
方翔说，“如果有了一个人的数字模型，3D打印机就可以打印出同样的一个"克隆人"来。”
而数字模型的建立，需要通过三维扫描后，进行3D数据处理后获取。快速成型中心的反求处理室就是上述数据处理的工作场所。
在反求处理室，工作人员小袁正在用三维扫描仪对一个车模进行立体扫描，几分钟后，车模的扫描数据出现在电脑。这些数据通过后期再处理，便可形成一个3D模型。
实际上，在这个过程中经历了两个步骤，第一步是标准坐标点与随机坐标点相对比；第二步是随机坐标点与车模实物相对比，在两组对比中产生3D数据。
记者注意到，上述一个个坐标点即是涂有光敏材料的特定小纸片。小袁说，“将这个小纸片贴在飞机、汽车等实物上，再大的物件也能采到3D数据。”
刚刚用过的“3D扫描仪”好比胶片相机，经过处理的3D模型就好比底片。小袁介绍说，3D模型底片下一步会通过专业软件进行图像分层，把3D图像分解为一定数量的2D平面图案，最终通过3D打印机逐层“打印”出来。
“打印”金属部件，中国也能做到
尽管是树脂材料做的“齿轮”，触摸上去却非常坚固。方翔表示，这款打印出来的“齿轮”甚至可以作为相关零部件取代实体齿轮，做到拿来就能用。
采访过程中，记者一直有一个疑问光敏树脂打印出来的产品毕竟是塑料的，而工业制造过程中，使用的绝大多数零配件是金属制成品。那么，3D打印技术能打印金属制品吗？
“你问对问题了。”方翔说，国内刚刚研究成金属3D打印技术，是使用钛合金粉末作材料，使用激光打印机打印。而此项技术，以前也一直为外国人垄断。
据了解，国内中航重机不久前刚研制成功钛合金粉末激光3D打印技术，凭此项技术，中航重机获得了国家科学技术奖一等奖。
“将来，应用领域的拓宽在于用的是什么材料，比如用混凝土打印房屋，用生物材料打印人体器官。但这一切都需要在做好最基础的材料塑料打印做起。”
方翔认为，扬州目前所用的光敏树脂材料已领先于国内大多数3D打印所用的ABS塑料丝所做的材料。而光敏树脂材料所打印的实物模型价格为1克20元，方翔表示，随着技术的发展，未来价格可能会降下来。
3D打印在扬州
扬州已有企业“尝鲜”
方翔告诉记者，目前扬州只有20家左右企业及个人前来利用3D打印。由于成本及知名度的原因，此项技术还未大规模推广开来。
扬州新菱电器是一家研发、生产断电保护器的企业，近期开发了一个新产品自动复位式断电保护器，由于想在开模具之前，查验新设计的产品在实际应用中是否还存在需要调整的地方，他们找到了方翔，尝试先采用3D打印做的样板用来检查外观和结构。
“头一天晚上他们传来了数据，我们次日早上就送去了3D打印的模型。”方翔说，与传统的加工相比，3D打印优点很多，首先是更快捷，时间上起码节约一半以上。其次，更加精确。第三个优点是，3D打印技术耗材少，几乎不产生废料。第四个优点，十分适合个性化产品的生产。
“我去过杭集，那里的老板想要新制造一款牙刷，可新的模具制造出来，不知道能否得到市场的认可。”方翔说，在这种情况下，就可以使用3D打印技术，打印出新产品，若得到市场认可再开模具，得不到市场认可再重新设计。
众所周知，扬州玉器名扬海内外，玉工精湛的手艺，赢得不少赏玉人的青睐。那么，雕工复杂的玉器，是否也可以使用3D打印呢？
答案当然是肯定的。据方翔介绍，只需要输入数据，3D打印机便可根据规格需要，做出逼真的玉器模型来。随着打印材料的不断完善，在不久的将来，或许可以真的以玉石粉末为打印材料，雕琢出精美的玉器来。
2问3D打印
3D打印为何现在赶“潮”？
在一份介绍材料上，记者注意到，1998年，西安交大就有了利用光敏树脂快速成型的技术。为什么10多年后，3D打印技术才受到重视？
对此，方翔感慨万千：“过去洋人对我们技术封锁，要想3D打印，从光敏树脂材料到激光发生器等生产设备全靠进口，3D打印对国人来说是很奢侈的事情。”
上述技术的空白，决定了在那个年代，要想实现3D打印，只能靠进口。而仅有的3D打印也只能作为学术研究用，高昂的成本使其难以进入商业化应用。
方翔认为，“还有一个重要原因，就是近年来三维图像及数字的转换技术已广泛普及，最终使3D打印开始进入千家万户。”
经过多年发展，国内已经突破了3D打印的技术瓶颈，能够独立生产出光敏树脂及3D打印机。去年底，从西安交大引进的3D打印机正式落户扬州科技园。
扬州3D打印处于什么水平？
西安交通大学是国内研究3D打印技术的“佼佼者”，唯一的国家级快速制造中心就设在那里。西安交通大学教授卢秉恒，被视为国内3D打印业的先驱人物。
目前，扬州西安交大科技园已引入卢秉恒工作室，扬州的快速成型中心是其分部。
方翔介绍说，西安交大除在扬州设立科技园外，还在苏州、宁波、山东聊城设有科技园，同时向这些地区输出3D打印技术。不过，无论从3D打印出的产品尺寸，还是精度来看，扬州无疑是最先进的，主要表现在两个方面：
首先，是生产设备的空间大。扬州引进的3D打印机，可以打印出600×600毫米的实物模型，这样的尺寸在西安交大系统中是最大的。“如果实物的体积超过上述规格，可以通过分段打印，再进行组合。”
其次，打印产品的精度可以达到0.1毫米，这一指标目前在国内名列前茅。
综合来看，方翔认为，“扬州的3D打印在全国处于中高端水平，与最高端中航重机的差距就在于还不能使用钛合金粉末作材料。”
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