[组图]3D打印生活:批量化生产还不现实
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3D打印机的造物功能有多大?理论上说,它能够打印出任何形状的东西,飞机、汽车、楼房……如果这些都变成现实,3D打印机毫无疑问会成为新的“造物主”。——详见B11版
造物神奇
一台3D打印机正在工作
国内3D打印机市场还处于培养阶段,自主研发生产3D打印机的企业就更少。
■层叠堆积的打印原理
在北京太尔时代有限公司的办公室里,堆满了各式各样的DIY玩具,有牛、马、蟑螂、恐龙……这些全是通过小型个人3D打印机制作而成。
这类打印机有x、y、z三个轴线,这可以看做是打印机的三维坐标。顶部一般为喷头,随着x、y、z轴线坐标的变化,喷头喷出的原料能形成有规律的轨迹。在使用3D打印机前,用户需要在专业画图软件中设计好物品模型。
打印机开始工作后,喷头会不断地喷出经过加热后的原料,在专业软件的指挥下顺着轨迹一层层地开始堆叠,直到成品打印完成。因此仔细观察的话,办公室里的这些DIY用品都能看出层叠构造。
这只是3D打印机中的一种。“我们的打印原料以塑料为主。”该公司渠道负责人石小姐告诉记者。这种塑料呈线条状,直径为1.75毫米,看上去和平时吃的米线差不多。石小姐表示,3D打印机的原料种类很多,可以是塑料、粉末,也可以是巧克力、细胞。
■应用于外观功能测试
国内3D打印机市场还处于萌芽状态:普及程度低。产品主要分为两大类:个人3D打印机与工业级打印机。前者主要卖给一些设计公司,有设计专业的学校也会有需求;后者则是各种各样的企业,如工业设计、医疗、动漫以及建筑等。
石小姐表示,目前3D打印机的用途主要还是停留在外观功能验证上。“一些设计师在设计产品时,为了测试其完美程度,会先将它打印出来,看看哪些地方还需要改进。”而一些企业(如小家电、灯具企业)在批量生产前,也会先将部分零件打印出来进行修改完善。
在医疗行业,3D打印机的用途更特殊。“可以打印假牙、假肢、器官等。”太尔时代的郭先生表示,“一些医院已经普及这种假牙打印技术了,但其他的在国内还很不成熟。”根据十几年的销售经验,郭先生表示:“除此之外,还没有医院来专门买3D打印设备来治病。”
■批量化生产还不现实
“目前用3D打印机取代工厂的批量生产还不现实,因为成本太高,并且效率不高。”石小姐举了个例子,公司生产的up!系列个人3D打印机价格为 9999元,打印一个小于12cm3的玩具可能需要3至4个小时,而市面上一些工业级3D打印机就更贵,价格达到十几万美元。同样的产品拿到工厂开模批量 化生产成本要低得多。
“3D打印机侧重于个性化,工厂偏重批量化。”石小姐认为。一些大型工业3D打印机主要应用于批量化生产前的测试阶段,之后才是批量化生产。医疗行业的3D打印机用途比较特殊,因为每个人的牙齿、骨骼、器官都不一样,无法批量化生产。
个人3D打印机的用户主要是设计师、学生以及各种DIY爱好者,这个市场在国外已经很成熟。“美国有许多DIY工作者,他们工作之外闲暇时间比较多,自己画一个东西然后打印出来,如耳环、项链。还有一些专门提供个性3D打印服务的企业,类似于我们现在的复印店。”
■无所不能的3D打印
扳手、汽车、楼房……3D打印机的魔力已感染了越来越多的读者,这些都是研究人员所做的一些尝试。“从理论上说,3D打印机能打印任何形状的物体。”石小姐表示,只是在形状细节上有限制。
一台3D打印机的价格主要取决于两个方面,一个是打印区域,区域越大就能打出更大体积的物品;一个是打印层厚,层厚越薄打印出来的物品越精致,如0.2mm、0.25mm。“物品形状如果不符合打印机的参数就无法打印,比如说一根直径为25微米的头发。”
另外一个限制就是原料,现在使用较为广泛的是塑料。太尔时代使用的原料有ABS(一种树脂)、PEA塑料(一种热熔胶)。
在这个领域,世界上仅有两家较典型的上市公司:Stratasys和3D Systems。两家公司都在美国,2011年营业收入分别为1.7亿美元和2.9亿美元。国内自主研发3D打印机的并不多,前段时间国内几家公司银邦股 份、南风股份、中航重机纷纷涉足,“3D打印热”正在国内兴起。
点石成金
一把扳手,一个碗,一架飞机,一辆车,一栋房,几块猪肉,一支枪,一条胳膊,很多内衣。
镜头对准着一台神奇的打印机。一分钟过去,一把扳手诞生了,现场可以拧螺丝;20个小时过去,一栋房子诞生了,能住上5至10年……
这就是神奇的3D打印机,绝对的点石成金,吃进去的是草,挤出来的是奶。
一把扳手
今年年初,美国理论物理学家大卫·卡普兰用3D打印机做了一个有趣的尝试。他用3D扫描仪将扳手扫描了约20秒钟后,电脑上出现了一个3D扳手 模型。几分钟过去,他打开3D打印机,在一堆白色粉末中摸出了一把精致的“扳手”。他现场测试了一下,居然把一颗螺丝给拧了下来。
一个碗
3D打印的成本高吗?不高,用太阳和泥沙就可以做原料。工业设计师Markus Kayser发明了一台3D打印机,该打印机利用太阳能熔化沙子,其移动轨迹由一个摄像系统控制:由小到大地画圆圈,圆圈经过之处沙子会熔化凝结,每熔化 完一层Markus Kayser在上面撒一层沙,熔化的沙子就会越堆越高。这时候抹去其他未熔化的沙堆,一个神奇的碗就出现了。
一架飞机
去年,英国南安普敦大学工程师制造出了世界上第一架“3D打印”飞机“SULSA”,并且试飞成功。“SULSA”是一架小型无人驾驶飞机,最 高时速可达100英里。该飞机的机翼、整体控制面、舱门均由3D打印机单独打印而成,整个组装过程不过几分钟,且不需要任何工具。
一辆车
这辆车的名字为“Urbee”,外表看起来有点“走不动路”,但实际上它每小时能跑上100公里。更让人震惊的是,这辆车的橙色车身、三个轮 子、双座位、底盘等所有外部组建都是由美国Stratasys公司的大型3D打印机生产。“Urbee”用电和汽油作为混合动力,每一百公里耗油1.17 升,单缸发动机制动功率为8马力。
一栋房
今年,轮廓工艺CEO Khoshnevis在TEDx上作了一个极富震撼力的演讲,在其演示的视频里,观众可以看到一台3D打印机喷头处正绵绵不绝地喷涌着水泥浆似的物质,随 着喷头有规律的运动,地基、墙、天花板等随之陆续地打印出来。Khoshnevis想建立一个3D打印机,可以在20小时内打印出一套房子。据了解,用高 强度塑料打印出来的房可以住上5-10年。
几块猪肉
未来有了3D打印机,猪肉再也不用专靠猪生产了。近日,美国硅谷传奇投资人Peter Thiel热情地投资了一个新鲜项目:用3D打印机生产鲜猪肉。打印机采用的原料是一种类似鲜肉的替代物质,由实验室培养出来的细胞介质形成,营养价值与鲜肉相近。
一支枪
这个功能就有点唯恐天下不乱了:用3D打印机制作一把AR15自动步枪。今年8月初,Cody Wilson和他的朋友成立了一个“分布式防御系统”,用户下载他们的武器模型后,就能用3D打印机直接打印出来。当然,用户需要单个地打印AR15的部 件,接着打印该枪的子弹,组装起来后才能使用。
一条胳膊
3D打印机在医疗行业的应用范例比较多。8月份,国外两名研究人员塔里克·拉赫曼博士、惠特尼·山姆珀尔,用3D打印机为2岁的Emma制作了一个“魔法手臂”。Emma患有先天性多发性关节挛缩症,肌肉关节变得僵硬,但“魔法手臂”让她具备了维持日常生活的能力。
很多内衣
至此,衣、食、住、行全部覆盖,从这可以看出,已经没有什么能阻挡3D打印机前进的脚步了。这款名为“尼龙12”的时尚比基尼内衣由美国 Continuum Fashion工作室设计,采用的原料是尼龙12,由3D打印机生产而来。这款比基尼使用薄弹簧来连接上千个圆板,最薄处仅为0.7毫米,质地柔软而且不 易破裂。