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3D打印:未来桌面工厂 想要什么就生产什么(组图) |
| www.sinoca.com 2011-04-16 外滩画报 [复制链接] 字体：大 中 小 |
像做蛋糕那样生产物品
杭州铭展网络科技有限公司是中国第一家 3D 打印服务公司。4 月初，在地处杭州的铭展网络公司办公室，记者看到，那里摆放着两台3D打印机以及一台专门用于烘干的设备。从外观上看，这两台机器和普通的复印机并无大的不同，唯一的不同是它们打印时不用纸而是粉末。
机器的上半部分是个半透明的罩子，有一排控制按钮。掀起罩子，左边立着四盒不同颜色的墨水，右边的工作区摆放着平平整整一叠“白纸”。然而，轻轻用手一碰，那叠“纸”上却轻易地留下了凹痕――原来那并不是纸，却是粉末。公司的技术总监金涛告诉记者，那是研磨得很细的石膏粉末。
工作时，这些粉末会一层层地被液态连接体也就是特殊的胶水粘合，按照不同的横截面图案固化，一层层叠加，像做蛋糕那样创建三维实体，一个完整的物品就会在粉末槽里成型。打印完成后，工作人员要处理掉物品周围沾满的粉末，再涂上增强硬度的胶水。金涛开玩笑说，“就像考古一样。”
说话间，金涛在电脑中输入一组通过3D软件生成的模型数据，连接至打印机。那是一个镂空毛线团的模型。电脑将这个10厘米高的毛线团以0.1毫米为基准分为了1000层，每一层的界面数据都不一样。再将这组数据传送给打印机。
响应信号声过后，透过那个半透明的罩子，记者清晰地看见机器工作的场景：来回移动的金属杆上有喷头，在铺好的粉末材料上，一层一层按照电脑的截面轮廓信息，有选择性地喷射特殊胶水使粉末粘结。一个水渍样的毛线团底部截面轮廓清晰可见。通过逐层的叠加，毛线团的立体轮廓逐渐显现出来。金涛告诉记者，打印这样一个 10 厘米高的物体，大约需要5小时。记者看到，在公司的展示厅里，摆放着栩栩如生的运动鞋、造型奇特的概念自行车、各式建筑模型及魔兽世界游戏人物模型等，这些都是那两台3D打印机的作品。
据金涛介绍，目前支持3D打印的材料很多。简单说，不同公司生产的3D打印机会支持不同的材料，树脂、尼龙、石膏、塑料这些都是普遍使用的材料，随着业界研发的不断进步，支持钛、不锈钢或铝、铁金属材料的打印机也已经出现。
“技术的发展和那些粉末很有关系，未来的趋势是越来越细，强度越来越高。材料越细，每一层就更薄，做出来的东西精度就越高。现在无论使用什么牌子的3D打印机，最薄的厚度约为0.025毫米。如果想完美地展现头发丝还是很困难的，但是做小零件、模型等绰绰有余。” 金涛表示。
其实3D打印的概念早在几十年前就已提出。上世纪 70 年代，随着 3D 计算机辅助设计的兴起，设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体，但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型则是一个缓慢而费钱的过程。哪怕是制作一个鞋的鞋底模型，也会消耗 Timberland（美国著名的鞋业公司）一周的时间，费用大概为1200美元。
于是，“快速成型”机应运而生，这就是3D打印机的前身。
在这个过程中，麻省理工学院的一项发明扮演了重要的角色。1994年，几名来自麻省理工学院的科研和技术专家发明了一种名为三维打印（Three Dimensional Printing，简称“3DP”）的技术，并申请了专利。这种技术成型的速度快，设备价格便宜，操作起来更容易，虽然精度不够高但做概念产品或模型绰绰有余。1997年
为了将3DP技术推向市场，Z-corporation公司正式成立。Z-corporation也是最先提出把3D打印机当成办公用品的3D打印机生产厂商，这也是唯一一家可以支持彩色打印的公司。
据金涛介绍，“快速成型”也不止一种技术，但它们的原理都是截面的叠加不同之处只是每一层材料的凝结方式。有的材料是固体粉末，用液体粘合剂成型有的材料是液态的，用激光截面扫描成型“3D打印和快速成型从技术上来说没有太大区别，3D打印更多的是概念上的进步。原先的快速成型设备笨重、体积很大做一个东西耗费的时间相对也比较久。在人们的概念里快速成型设备是摆在工厂的生产设备，而3D打印机则是一台办公设备可以放在办公室里。和快速成型相比，3D打印更注重和设计师的沟通。”金涛表示。
和设计师沟通的打印机
读大学时，金涛的研究方向主要是计算机图形学。在香港大学从事图形图像研究时，金涛接触到3D打印的概念，他十分看好这项技术的前景，于是放弃在香港大学读博士的机会，回到杭州参与创办了这家面向公众的3D打印服务公司。一开始，他们设想公司的主要业务是“打印魔兽世界”的人物角色模型。金涛是一个魔兽迷，看到国外有网站可以打印自己心爱的角色模型，他也很想在中国大陆也搞一个。他们花重金买来了设备，但这项业务因为迟迟没有得到暴雪公司的版权授权，在进行了一段时间后不得不搁浅。
就在他思考公司出路时，一个偶然的机会，金涛在国外发现一家名为Shapeways 的公司。这家公司提供在线的 3D 打印服务，网民们不仅可以像钢铁侠中的男主角制造战衣那样，在屏幕上折叠、翻转、修改自己的虚拟设计 ；还可以将这些构想的虚拟的东西制造出来变成现实，并送到眼前。网站上展示的设计稀奇古怪，有钟表、珠宝、神奇的魔方等，有人用这项服务给自己弄了个抽象雕塑，还有人做了自己居住城市的微缩模型。材料从不锈钢到玻璃、塑料和沙石，顾客包括个人和商店老板，很多商店老板定制珠宝饰品、礼品和小配件等在店里销售。
Shapeways 的一名高管在公司刚开业时曾告诉媒体 ：“我们的网友在业余时间里非常富有创造性，他们往 YouTube上传视频片段、在社交网络里摆弄Profiles、撰写各种博客。现在我们可以将他们自己的想法变成现实。”
Shapeways 最先由荷兰公司飞利浦提供启动资金，现在已经从飞利浦分离出来，成为一家独立的公司。
金涛觉得，这样的商业模式能最好地利用群众的创造力，也能最大地发挥 3D打印机的价值。受此启发，他们将公司变成中国第一家3D打印服务公司，只要用户提供3D数据，选择建造材料，他们就可以将其设计变成实体。“我们的客户很多，微软在这里打印过他们的新产品模型，建筑事务所、中国美院建筑系，还有一些
工艺品公司、设计公司、文物研究所等，都在这里打印过。”金涛说。
如今这样的3D服务公司在世界各地蓬勃发展。除了最有名的 shapeways，3D 打印机的生产厂商之一 3D Systems也设立了一家合资公司 Mqast，这家公司支持用铝和不锈钢来打印。
如今全球最大最贵的3D打印机，可以用激光烧结直接制造复杂的塑料、金属和合金元件。在消费电子业、航空业和汽车制造业，3D打印已经变得越来越流行。它们不光可以离开传统的大规模机床来制造小数量的部件，而且可以用不同方法来制造，比如单个制作喷气式飞机上的空气动力导管，而不再需要很多不同的元件来组装它。
就像早年的激光打印机，一些3D打印机已经走入艺术家和动手爱好者们的工作间。美国人杰・勒农为了让自己的一台1907年生产的老式流线型汽车继续行驶，购买了一台 3D 打印机。通过 3D 打印机，他将没法再买到的元件扫描进电脑，或者用草图设计一个丢失的元件，打印出附件，在车上试验检测设计是否合理。多亏了3D打印机，他的这辆老爷车如今已能继续行驶。
3D 打印机加速设计过程的能力将会对产业产生巨大影响。“现在工程师可以这样做：有了想法，打印出来，拿着它和别人分享，然后修改并再打印一个。”以
色列的3D打印机生产商Objet公司首席执行官大卫・赖斯在接受《经济学人》杂志的专访时表示：“突然间，设计变得更具革新和创造性。”
现在，设计师们可以用3D打印机做一些有趣的事情，比如修补一个破玩具，耐克、阿迪达斯等公司用它们来打印新的运动鞋模型，在福特、保时捷、摩托罗拉、
诺基亚、惠普等公司的研发生产线上，也能看到它们的身影。 加拿大华人网 http://www.sinoca.com/
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