天津3D打印機(jī)：3天萬(wàn)元可打印模擬真人

航天英雄楊利偉專用的航天座墊、傳真機(jī)的外殼、車用汽油機(jī)的鑄造蠟?zāi)�、造型�?fù)雜的精密鑄件，一個(gè)個(gè)通過(guò)3D打印技術(shù)開發(fā)的精品陳列在天津市快速成形技術(shù)工程中心大廳里。1月28日，記者來(lái)到這家天津最早從事3D打印技術(shù)推廣應(yīng)用的單位采訪。
走進(jìn)這家中心大廳的里間，有兩臺(tái)兩米多高的3D打印機(jī)正在工作。中心主任、天津大學(xué)研究員崔國(guó)起掀起一臺(tái)機(jī)器的側(cè)面擋板，讓記者一睹3D打印機(jī)內(nèi)部工作狀態(tài)：一層白色的粉末均勻的撒開，一束紅色的光線迅速掃過(guò)，一幅精美的畫面隱約展現(xiàn)在記者眼前，又是一層白色的粉末均勻的撒過(guò)，紅色的光線再次掃描，精美的畫面再次出現(xiàn)。崔國(guó)起告訴記者，白色粉末是一種樹脂材料，在計(jì)算機(jī)控制下激光掃描過(guò)的地方樹脂就會(huì)固化，一次次掃描、一次次固化，層與層之間在激光的作用下實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫連接。如此往復(fù)疊加，最終就會(huì)形成人們?cè)O(shè)計(jì)的立體構(gòu)件，這就是3D打印。構(gòu)件的形狀是我們根據(jù)用戶需求提前設(shè)計(jì)好的，每一次掃描的畫面都是根據(jù)提前設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)展開的。
若是金屬材料是否也可以直接打印出來(lái)？崔國(guó)起說(shuō)，也可以，但激光器要有足夠的能量，且成本很高。不過(guò)我們?nèi)糇鼋饘倭慵�一般采用激光制模和精密鑄造聯(lián)動(dòng)，先用3D打印工藝做一個(gè)鑄造模具，然后通過(guò)石蠟鑄造工藝，生產(chǎn)出所需的金屬物件。用這種工藝制造的金屬零件的強(qiáng)度要比普通鑄件強(qiáng)度高，制造成本也比直接打印金屬零件要便宜得多。
什么是3D打印？現(xiàn)場(chǎng)的科技人員給記者進(jìn)行了一回“科普”：3D打印技術(shù)是近30年來(lái)興起的一項(xiàng)集光機(jī)電、計(jì)算機(jī)、數(shù)控及新材料于一體的先進(jìn)制造技術(shù)。其與傳統(tǒng)的制造方法不同，是通過(guò)將粉末、液體、片狀等離散材料逐層堆積，“自然生長(zhǎng)”成三維實(shí)體，就好像一層層打印上去一樣，為此人們稱其為“3D打印”，又稱“快速成形”，學(xué)名稱為“增材制造”。
記者好奇地問(wèn)，如果使用這臺(tái)打印機(jī)，按1∶1的比例，打印一個(gè)1.7米高的成人，需要多長(zhǎng)時(shí)間？費(fèi)用如何？現(xiàn)場(chǎng)的科技人員回答：大約需要3天時(shí)間，1萬(wàn)元左右。如果按1∶1的比例打印真人，能分辨出人的毛孔，如果這個(gè)人臉上有青春痘，也能夠清楚地打印出來(lái)。
崔國(guó)起告訴記者：他們這個(gè)中心隸屬天津大學(xué)，早在1998年就被科技部確定為全國(guó)最早的5個(gè)推廣3D打印技術(shù)的“生產(chǎn)力促進(jìn)中心”之一。
大家熟知的神九飛船中每個(gè)宇航員的坐墊，就是他們利用這項(xiàng)技術(shù)制造模型，并最終制造出成品的。15年來(lái)他們已為全國(guó)25個(gè)省市的單位提供過(guò)2000多次的3D打印服務(wù)。這里的3D打印機(jī)，平均每臺(tái)全年工作時(shí)間3000小時(shí)。
3D打印技術(shù)離我們有多遠(yuǎn)？崔國(guó)起說(shuō)，3D打印技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，其應(yīng)用目前主要在三個(gè)方面，一是高端應(yīng)用，如航空航天產(chǎn)品精度要求比較高，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且產(chǎn)量極小的產(chǎn)品。二是中端工業(yè)應(yīng)用，如企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)，在其開發(fā)設(shè)計(jì)階段，常常需要樣品，這時(shí)采用3D打印技術(shù)比較快捷、經(jīng)濟(jì)。譬如，他們制造一套三缸汽油機(jī)的鑄造蠟?zāi)�僅需兩天時(shí)間，制造一套三缸發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的鑄造木模僅需三天，制造一件傳真機(jī)的塑料外殼僅需一天。三是民用，如在醫(yī)療領(lǐng)域，打印人造關(guān)節(jié)，3D技術(shù)可以根據(jù)具體人的關(guān)節(jié)尺寸，量身打印。這不僅在尺寸精度上做得更好，而且比傳統(tǒng)的方法更快捷、經(jīng)濟(jì)。此外，有報(bào)道稱現(xiàn)在還出現(xiàn)了為大眾服務(wù)的3D打印照相館。
天津市的3D打印關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用起步于九十年代末，經(jīng)過(guò)十余年的持續(xù)發(fā)展，在材料成型與工藝優(yōu)化、激光熔覆、光固化快速成型成套設(shè)備與工藝等方面具備了一定的基礎(chǔ)，在三維信息獲取、高功率固態(tài)激光器、超精密機(jī)構(gòu)、智能控制技術(shù)等交叉學(xué)科領(lǐng)域具有較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力。目前，全市有約500家單位應(yīng)用了3D打印技術(shù)，形成了天津市快速成形技術(shù)工程中心、天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)械學(xué)院等數(shù)個(gè)為全市提供3D打印技術(shù)服務(wù)的機(jī)構(gòu)。