或许你曾看过这样的新闻:美国一个小伙子用3D打印了一把枪,据说能连发几百发子弹;耐克公司推出全球先进款3D打印足球鞋,重量只有150克;英国科学家用3D打印机打印出胚胎干细胞,三天后还有89%的细胞存活……连电影《十二生肖》里也似乎在为3D打印做着普及推广:成龙戴着传感手套扫一遍兽首,远程3D打印机很快就打出了一个一模一样的赝品……
不要怀疑3D打印技术,它已悄然来到你我身边。不久的将来,利用3D打印技术,或许还能打出一个一模一样的你。
3天才能雕好的石雕
3D打印只需要10分钟
在丽水学院的工学院科技楼里,就摆放着一台3D打印机,在同一间办公室里,摆放着经由它打印而出的产品:青瓷、石雕、文物复制品,还有人的心脏。
记者在丽水学院东校区14号楼见到了这套全市唯一的3D打印机,这台3D打印机主要包括三个部分:扫描仪、电脑、打印机。扫描仪好像两根灯管,电脑就是普通的台式电脑,而打印机看上去就像一个1米多高、1米多宽的“大箱子”。
这几件设备来自德国,身价不菲,扫描仪要上百万元一台,打印机需要90多万元。
为了能够充分了解3D打印技术,丽水学院工学院副院长叶晓平在详细为我们介绍了打印流程后,亲自为我们展示了一遍3D打印的整个过程。
将一个精致的石雕作品放置于扫描仪下,然后通过扫描仪对这个石雕进行数据采集,这个过程就是将整个石雕的外形、结构以数据的形式,储存在计算机上,然后用这些数据在计算机上建立模型。这两步,略微需要一些计算机以及相应软件的操作能力。
之后的打印过程,就要简单很多。即便是记者,也能够轻松完成。建模后,计算机已经储存了一个与原物一样的数字化模型,你只需要动动手指头,点下打印,打印机就会开始工作。10多分钟后,一个几乎一模一样的雕塑模型,就出现在了你的面前。只不过,这个被打印出来的模型,是一种树脂材料加工而成。
叶晓平说,所谓3D打印技术,是相对于传统打印技术,它能够打出结构更为复杂的立体的物体。理论上,运用3D打印技术,可以打印出一切客观存在的事物。大到飞机、航母,小到细胞、微粒。只要你能想到的,都在3D打印未来的打印范围之内。
几乎所有的3D打印机都是同样一个原理:增材制造,层层叠加。电脑把三维模型像切土豆一样,先“切”成一层一层薄片,每一片形状都换算成数据,打印头接受指令,一层一层打,一层一层加,土豆片积累到最后就还原成了整个土豆。
所以,打印机里面并不是一套雕刻工具,而是像普通打印机一样,也是用墨盒里的材料,按照电脑三维模型,一层层地堆砌起来,达到打印的目的。以现在的技术来说,要想跟“原型”完全一致,还比较困难,但是要想打印出一个以假乱真的模型出来,那可是分分钟的事情。
3D打印价格不菲
一只巴掌大的牛成本要上千元
随着3D打印技术的发展,3D打印已经开始慢慢进入生产领域,所涉及的领域也在不断拓展。如今这项技术已经在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
据叶晓平介绍,3D打印最大的优势在于,它可以打印出一些常规技术无法做出来的东西。比如说一些内部结构比较复杂的模型,或者人工成本很高的文艺复制品。
但3D打印就目前的技术水平而言,也存在着很多缺陷,“最主要的两大缺陷,一个是效率比较低,另外一个是价格比较高。”
丽水学院的这台3D打印机,每次都还只能打一个实物,由于是一层层地进行打印,所以速度相对而言也不能算快,根据打印物大小不同,时间从十几分钟到几十分钟不等。
制约着3D打印技术推广的另一个瓶颈则是较高的打印成本。3D打印机“墨盒”里的原料,也就是树脂,每克的价格大约要6—7元左右,打印一只巴掌大的小牛模型,其成本价格在1000元以上。
“不过快与慢,贵与便宜,这些都是相对而言的,相对于一些传统工艺,3D打印的速度无疑是飞快的,而在一些工业生产中,3D打印出的模具成本,相对也便宜很多。”叶晓平说,随着3D打印技术的发展,它的效率和性价比都将得到提升。
记者还了解到,3D打印技术在最近几年突飞猛进,可用的材料虽然还不算多,但塑料、尼龙、石膏粉、陶瓷、金属,甚至最硬的钛合金件都能用来打印。如果把细胞作为材料,甚至能打印出一个人体器官。
纵然这些都还是停留在理论上的可能,但无论如何必须承认,3D打印的时代还是来了,而且离我们的生活越来越近。
丽水3D打印全省领先
将助推青瓷、石雕、模具多产业发展
在学院的3D打印室里,一尊颇有名气的“东方三圣”石雕,被“打印”成了青瓷作品,实现了艺术产品的跨工艺制造。叶晓平说,不用很久,3D打印技术就将走出实验室,进入车间、厂房,甚至我们日常百姓的生活中。
3D打印技术被视为一次全新的技术革命,正在深刻改变传统制造业的面貌。3D打印的产业应用,已经逐渐走向成熟。
咱们丽水的3D打印技术,已经走在了全省的前列,叶晓平说,全省仅有2个地方的3D打印研究水平领先丽水。更值得骄傲的是,丽水在3D打印产业化应用方面的研究不仅水平高,而且做出了特色。
叶晓平口中的特色,就是3D技术对于丽水文创产业的助推。全新的3D打印技术,将渗透进传统的青瓷、石雕制作工艺,引发一场新的产业革命。
拿青瓷的制造来说,一件人物肖像雕塑,过去手工制作可能要耗费一个月时间,通过3D扫描打印,几个小时就能完成,生产流程大大缩短。3D打印成品与原型相比分毫不差,还能任意变化大小。同时,无论多么精细的工艺,利用3D打印的树脂模型,再通过制模烧制,都能轻松实现批量化生产。
正是看中了3D打印巨大的潜力,市委、市政府在2012年2月,就要求科技部门落实3D打印技术在石雕青瓷等产业上的应用。如今,3D打印在这两个行业的应用技术已经成熟,我市也适时地启动了龙泉青瓷和青田石雕的两个“百亿工程”,为实现技术升级提速。
不过,青瓷和石雕并不是3D打印“临床应用”的最终目标。未来,3D打印技术还将广泛地应用于木玩、模具制造、汽摩配、精密制造、电子产品、医疗用品等多个领域,实现丽水产业技术的全面升级。
同时,在针对市民的服务上,我市3D打印技术已经可以实现部分的个性化定制功能,比如3D立体人像技术,可以打印出3D的个人肖像,能够满足一些普通消费者的个体需求。
现在,叶晓平的研究室里,已经有不少的企业前来接洽,不少企业对于3D打印的前景都信心十足。一些国内外的大型科研企业、科技企业、著名院校也都纷纷和我市建立了合作关系,“技术外援”的加入,也必将提升我市3D打印技术的科研水平。
“我们单单一个模具中心,预计在未来三年,产值就将达到5000万元至1亿元。可以说,3D打印的前景,真的不容小觑,可以说,我们丽水已经紧紧地抓住了这次机遇。”