不知你有沒看過一部叫《十二生肖》的電影?除了成龍的招牌動作戲,里面讓我印象深刻的莫過于3D打印技術。影片中,成龍使用帶有傳感器的手套對獸首進行掃描,把數據存入電腦,然后進行3D建模,最終3D打印出一個完美的復制品。
這個劇情看起來充滿了科幻色彩,但現實生活中,從食品到汽車再到零件,3D打印技術確實一直在不斷地發展和實現,并且很有可能顛覆產品制造業。
什么是3D打???
顧名思義,3D打印就是打印三維立體物件。它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。
它能從金屬粉末、沙粒和其他材料提取有用的東西,不僅幾乎不會浪費物料,還能改良材料,并且可以在不用模具和工具的條件下生成絕大部分復雜的零部件,極大地提高了生產效率和制造柔性。
什么是金屬3D打印 ?
金屬3D打印是屬于數字熱加工的一項技術,目前制備金屬的3D打印技術主要有:選區激光熔化/燒結(SLM/SLS)、電子束選區熔化(EBSM)、激光近凈成形(LENS)等。與傳統工藝相比,金屬3D打印有直接成型,無需模具,可以實現個性化設計并制作復雜結構,高效、低消耗、低成本等優點。但是因為其是數字熱加工,變形是無法消除的,變形量需要從工藝和經驗上去控制,最后還要經過數控機床等技術的后期加工處理。
目前,國內外金屬3D打印機采用的金屬粉末一般有:工具鋼、馬氏體鋼、不銹鋼、純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、銅基合金、鈷鉻合金等。
下面,金妹子介紹十種有趣的3D打印產品,十分讓人驚艷。
1、假肢
像這樣的假肢,十年前需花費幾萬美元,但是現在,有了3D打印,只需300美元就能制作,而且設計圖紙在網上可以免費下載,真是殘疾人士的福音!
2、首款3D打印電動汽車
一家名為Local Motors的汽車公司推出了全球首款量產3D打印汽車--LM3D Swim。客戶可以通過3D打印自主定制各種外觀元素,LM3D Swim預計將采用與寶馬i3相同的動力總成,每輛車售價至少為5.3萬美元。
3、身體組成部分
這只耳朵的來頭就大了,是荷蘭藝術家仿制的梵高左耳。它可不是塑料的,而用梵高曾孫提供的身體組織中獲得的活細胞做的??上ц蟾呷ナ赖脑纾瑳]福氣享受這個新技術……
4、制造槍支
這把槍是2013年一名美國德州小伙制作的,不過3D打印機的供應商對此可不太高興,不知道用3D打印制造手槍前要不要先申請持槍證?
5、樂器
這是一把用透明樹脂打印的小提琴,真的能彈的哦~
6、房子
這幢3D打印房屋可是在北京造出來的,僅花了45天,而且用的是貨真價實的水泥,不是塑料。小伙伴們,買不起房,就攢錢買3D打印機吧……
7、3D打印機加工肉制品等食品
據了解,除了普通肉醬,凡是經過二次切割的肉類或肉類產品在加工過程中產生的副產品均可以作為“肉墨水”,用于3D打印肉制品。在澳大利亞,就有用“肉墨水”打印肉制品的技術。3D打印出來的肉制品,味道如何?還有用3D技術打印巧克力、餅干、冰淇淋……您敢吃嗎?
8、太陽能電池
看起來薄薄的一層,但它真的是太陽能電池!有了這個便宜好用的新技術,偏遠地區也用得上太陽能電池了,山區的孩子晚上就可以用電燈學習了,真的是一個有人文關懷的發明,大寫的贊!
9、世界首批3D打印高性能金屬鍛件
新型金屬3D打印設備
2016年7月22日,由華中科技大學機械學院教授張海鷗主導研發的一項金屬3D打印技術“智能微鑄鍛”,在3D打印技術中加入了鍛打技術,成功制造出世界首批3D打印鍛件。該成果打破了3D打印行業存在的最大障礙,開啟了人類實驗室制造大型機械的歷史,并將給全球機械制造業帶來顛覆性創新。
目前由“智能微鑄鍛”打印出的高性能金屬鍛件,已達到2.2米長約260公斤。正在建設的微鑄鍛銑復合制造設備能制造5.5×4.2×1.5的金屬鍛件,表面粗糙度0.02毫米,達到普通機械加工水平?,F有設備已打印飛機用鈦合金、海洋深潛器、核電用鋼等八種金屬材料。為中國人點贊!
10、中國商用大飛機C919上的23項3D打印零件
早在2013年,國產大飛機C919長達3米的中央翼緣條就是用3D打印的鈦合金結構件。西工大與中國商飛合作,應用激光立體成形技術解決了C919飛機鈦合金結構件的制造問題。
3D打印技術制造的C919鈦合金中央翼緣條,長達3米
其實,除了3D打印中央翼緣條,C919還裝載了28個3D打印鈦合金零部件,分別應用在C919前機身和中后機身的登機門、服務門以及前后貨艙門上。
如今,房子、車子、飛機、人體器官3D打印都能打出來,那么問題來了,3D打印技術真能做到“想要什么就打印什么”?打印緊固件是否可行呢?
金妹子了解到目前有一些廠家曾用3D打印出塑料緊固件,材質為PLA塑料,價格比鐵的貴,大概一克一元錢。產品如下圖:
理論上講,只要能設計出來,就能打印出來。但實際上受材料的限制——目前能打印的材料還很有限,主要有樹脂、石蠟、石膏、尼龍絲、鈦合金、陶瓷、金屬粉末等十幾種。如果打印的是單件、單一材料的小玩意兒,比如用石膏材料打印一個小花瓶,效率的確比傳統制法更高,可是就金屬材料而言,目前的3D打印效率非常低。
舉個例子,如果用送粉激光熔覆技術“打印”一個直徑1厘米的金屬螺栓,一層一層“打印”,每層20微米,1厘米需要打印500層,每層需要10秒,總共要5000秒,也就是要將近一個半小時!
據金妹子了解,目前比較值得用3D打印技術制造的構件有兩類:第一類是結構復雜的產品,對功能有特殊要求,傳統制造方式不容易生產出來的;第二類是構件尺寸很大,而傳統制造方法,如鍛造和鑄造所需的設備很少有的情況。
此外,金妹子在一份美國FMW Fasteners公司的調查報告發現,大多數客戶十分明確地表示,他們不認為未來使用3D打印技術來供應緊固件是個可行的方式。
調查中,將近60%的受訪客戶指出,他們不太可能甚至非常不可能從供貨商購買3D打印技術生產的緊固件。30%的受訪者則表示不確定,僅有10%的受訪者表示有可能或者很有可能選擇3D打印技術。
對此,FMW Fasteners銷售總監Steve Baker表示,“目前業界對3D打印技術議論紛紛,因此我們認為還需謹慎地了解顧客的想法。調查結果顯示,我們的眾多客戶都很明確地表示目前不會考慮3D打印技術。因為緊固件產品必須夠強硬和耐用,在承受應力的時候而不至于發生失效問題。3D打印技術用到的塑膠材料能夠那么強硬和耐用嗎?除非客戶看到3D打印出來的緊固件能展示出相應的強度,不然他們是不會邁出第一步去量產的?!?/p>
可見,雖然3D打印技術新穎,且在醫療與工程領域中具有巨大的發展潛力,但是緊固件是一種相當精密的產品,3D打印技術若要使用到緊固件產業,仍有很大的進步空間。
在歷史的長河中,總是大浪淘沙,有的技術會流芳百世,也有大量的技術曇花一現。最為根本的原因還是其實用特性,任何一項技術如果沒有實用性的支撐,如果制造不出高性能的產品作為支撐,都很難長遠立足。
盡管3D打印有其一系列的優點,但在金屬的力學性能和其它性能方法,3D打印產品仍然未表現出其突出的優勢。也許,隨著3D打印技術的不斷進步,你能想到什么,它就真能打印出什么,到那時,緊固件行業應該又是另一番景象吧。
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