神乎其技的3D打印

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  不明就里的人们认为3D打印神乎其技、无所不能,能够复制任何物品。但如果进一步追问:3D打印的科学原理是什么?除了业内人士或科技迷,大部分人均答不上来。
  2014年7月11日,“中国国际电子消费博览会”在山东青岛开幕,记者第一时间走访,直奔3D打印展区一探究竟:这两年全球最火的科技概念之一,究竟是怎样神奇?
  原理很简单,技术很复杂
  青岛的3D打印技术产业规模今非昔比、不容小觑。原本,这种最新潮尖端的科技总会在欧美发达国家手上牢牢掐住,停留5到10年才会外放中国,不过今天3D打印技术早早被国内研发机构掌握,中小科技企业遍地开花。此次亮相展会的3D打印企业大部分是小型民企,也不乏青岛本土精英。国产研发盖过海外代理,原创光环盖过舶来色彩,青岛高科技产业可谓一日千里。
  “外行看热闹,内行看门道。”所谓“3D打印”究竟与2D打印在原理上是一脉相承呢,还是完全的颠覆?什么样的技术能令物体甚至人体都可以被打印复制?
  根据参展商对记者的描述,3D打印的技术原理A都不复杂。
  例如,美国电影奥斯卡奖杯“小金人”——这一复杂精致的雕塑品的制作过程,人们很容易联想到是由雕塑师傅用刀、锉、钻进行削切、镂空、雕琢,或者用自动机器切割、钻孔,将一个规则球形或方形金属“挖”出千沟万壑,雕成拐弯抹角,遂成精美‘小金人’。
  不过这种方法已经过时。新的3D打印技术反其道行之,不切削,不镂空,直接从底部堆叠,丝毫不差地堆出雕塑品。这样做出的雕塑,不用“雕”也不用“塑”,像砌积木一样砌成。
  要理解3D打印,先要搞清楚两个概念:“加法工艺”和“减法工艺”。减法工艺是把分量较大的原材料削减削减再削减,形成坑坑洼洼,变成雕塑品,这当然会产生废料。加法工艺则是堆叠。如果说减法工艺是把一块巨大石墩掏空,变成房屋,那加法工艺则是把石墩粉碎成石块,用石块建房。
  3D打印机,注入铜粉末、铁粉末或塑料粉,一层一层地喷出、堆叠,毫厘不差地垒出一个杯子、玩具、汽车。电脑数据精确,误差极小。
  记者走近商家展位观察,发现3D打印机的工作过程确实是“一层一层”进行,例如一个芭比娃娃,高度是10厘米,而打印机是以0.1毫米为单位打印,每打印一次,就把0.1毫米高的塑料粉铺为一层,再打印第二次,又把0.1毫米高的塑料粉铺为第二层,如此逐层递进到第1000层,一个芭比娃娃就成形了。至于身体曲线、五官凹凸等不规则处,由于事先有精确数据输入电脑,打印出来的芭比娃娃绝对是该凸的凸、该凹的凹。
  在另一家专攻3D扫描仪的公司展位上,操作人员手持扫描器,从上下左右前后六个方位对陶瓷马扫一遍,陶瓷马全身各部位长、宽、高、厚等数据霎时显现在屏幕。登峰造极的扫描技术,为3D打印提供了精确度支撑。
  何时“走进寻常百姓家”?
  一年前,成龙自拍自导自演的电影《十二生肖》描绘的科技情节,被大多数观众们视之为虚构:盗取兽首时,用扫描手套全方位把兽首扫一遍,另一头的3D打印机瞬间就能将模子制造出来。这绝非虚构,而是今天的技术稍微努力一下便能达到的。
  即便如此,目前或许也真的只有“盗宝”等高精尖的小众业态方有资格运用到3D打印,因为绝大部分传统制造业如玩具、家具、工艺品、汽车业,即使技术上无问题,亦是杀鸡焉用牛刀,打蚊子无需高射炮。
  3D打印机的两大客户是军工业和高端医疗设备。例如,F16战斗机的某个零件,用切割、打磨制造需1.96吨原材料,用3D打印只需100公斤。又如生产人体器官,血管密布,3D打印技术可以实现这种精密处理。
  反过来说,3D打印目前仍是贵族技术,仅限高端制造业。动辄上百万元的一台3D打印机价格,不符合一般工厂的效益,不可能迅速大规模替代流水线。
  未来就难难说了。“现在满大街白菜价的激光打印机,在20世纪70年代都是成本在10X美元以上的昂贵机器啊!我觉得10年内快速成型机器就—定可以装备在所有高校,大多数高中或者是街角的打印店里。”一位深谙3D打印的技术发烧人士很乐观。
  或许10年后,3D打印机会摆放在每个办公室的台面上,取代已经被淘汰的激光打印机。
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