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走进西安交大3D打印技术实验室见证“飞马”诞生

发布人:激光制造商情

责任编辑:激光制造网通讯员

来源:华商报

2014-04-10 11:00

     日前,有媒体报道,一名英国男子在交通事故中面部严重受伤,医院通过3D打印技术,制造出与他原来相同模样的骨骼和面颊,他从此可以继续正常生活工作了。近两年,这个出现在上个世纪八十年代的快速成型技术,已得到超快速发展,应用也从国防、医疗等尖端领域,到玩具、工艺品等民用领域,采用的材料有塑料、陶瓷,甚至还有细胞、金属和食物,有些打印机还能结合不同介质。

  日前,几位华商摄友来到西安交通大学曲江校区的快速制造国家工程研究中心,在增材制造(也就是3D打印技术)实验室里,见证了一匹工程塑料马的诞生。

  走进增材制造实验室,4台光固化激光快速成型机比大衣柜小一点,工作中几乎听不出任何声响。两个技术人员看着电脑屏用鼠标操控。这些大家伙身材大,作用也不一般。25岁的3D打印技术员许兵说,它对材料的利用率高,技术精度高。

  光固化激光快速成型机适用的材料有光敏树脂、沙子、生物陶瓷、金属粉末和细胞,不同材料采用不同类型的打印机。

  打印光敏树脂是通过电脑控制,利用激光照射将液态树脂逐层进行扫描,使其产生光聚合反应,从而形成一个薄层截面。当一层固化后,移动工作台,在固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂,如此重复直到整个零件原型制造完毕。加工沙子、生物陶瓷和金属粉末时,是通过激光烧结方式打印,不同材质粉末烧结温度会有所不同,比如钛合金就要1200℃,金属粉末高温熔化再固化,之后层层累加而成的,制作的零件精度较高而且结构非常复杂。

  西安交大一位负责3D打印的工作人员说,光固化激光成型可用于国防军工的风洞实验、模型制作、精密铸造等;汽车或摩托车车灯试制,快速精密铸造等;家用电器的机壳、电器接插件试制等;医疗的手术辅助,假肢,人造骨,牙齿矫正等。激光烧结成形制作的大尺寸砂型零件,可直接应用于汽车和航空航天领域。这个实验室里,还有两个比微波炉大一些的透明箱子。许兵说,那也是进行3D打印的设备,只不过是进行工程塑料打印。箱子里有个喷头快速地来回摆动,发出吱吱的声音。喷头上面连接着一条彩色的塑料线,220℃高温喷头下则有一个快完工的红色立体模型。等喷头下面的那个模具慢慢“长”大成型,原来是一匹“飞马”。

  这种设备是采用热融技术,其原理是将3D模型按照一定的算法进行分层解析,然后控制喷头分层运动,添加打印材料到喷头,加热后的材料融化后从喷头挤出,然后固化成为物品结构中的一层,经过喷头不断移动挤出材料,无数层材料固化后就形成一个完整的物品。

  经过一段时间观察,从表面看也没发现这里面有什么神秘的。但其实,3D打印原理简单,工艺却很复杂,包含的技术含量很高,其实把3D打印机看成是产品制造机器人更容易理解。

  快速制造技术最大的优势在于,它大大降低了产品开发成本和市场风险,可以使产品开发周期缩短为传统技术的三分之一至十分之一,费用则要比传统方法节约30%甚至50%,机械加工效率提高三到五倍。但是,设备费用仍很高昂,何时能真正走入寻常百姓家,目前来看它仍需时日。