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随着3D打印发展,在家自己做手办和女朋友的日子终于来了

科技数码佚名2023-06-16

与目前很多新兴科技(5G、自动驾驶等)相比,3D 打印看起来技术含量似乎很低,但它的实用价值却完全不在其他科技之下。只是因为我国制造业太成熟发达,以目前的 3D 打印水平来说完全无法对传统制造业造成影响,所以大家感知不强。

但 3D 打印在国外却异常火热。因为疫情的影响导致外国人民无法顺利买到「中国制造」的商品,与此同时 3D 打印项目却呈指数增长。

3D 打印简化了制造流程、缩短供应链和分销链,只需要将设计好的模型输入 3D 打印机即可获得成品,实现了「生产个人化」。

3D 打印虽然也叫打印,但和传统打印几乎没有相似之处。

3D 打印是一种「制造过程」,它将材料逐渐堆叠,形成一个三维体。以传统方式制作一个手机壳可能需要经过模具制作、注塑、切割、钻孔加工等等工序,生产不同的商品需要不同的模具和不同的工具。

而 3D 打印则不用那么麻烦,只需要不断堆叠手机壳材料就能得到。这样做的好处显而易见,生产过程被极大的缩减。

3D 打印业发展出了很多不同的技术分支,最常见的是熔融沉积成型(FDM),它将由丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS),聚乳酸(PLA)或其他「热塑性塑料」熔化成丝状,并通过喷嘴挤出。喷嘴会根据设计好的模型图一层层移动,在特定位置挤出打印材料。上图打印的手机壳就是采用 FDM 技术。

第一批上市的 3D 打印机就是 FDM,目前面向个人消费者、业余爱好者的基本也都是这种。FDM 型 3D 打印机的价格已经到了大多数中国家庭都能承担的程度。

Ps: 因为专利问题,熔融沉积成型也可能叫做熔丝成型(FFM)、熔丝制造(FFF),其实都是一个东西。

另一种比较常见的 3D 打印技术是立体光刻或光固化成型(SLA),该技术基于液态光敏树脂的光聚合原理工作。这种液态材料在一定波长和强度的紫外线照射下会迅速发生光聚合反应,从液态转变为固态。最终实物的精度比 FDM 要高很多。

SLA 的工作模式和 FDM 有很大区别。液态树脂被装在底部透明的容器中,紫外线光从底部照射液态树脂,已完成部分被逐渐抬起。如果说FDM 是从「脚」开始,那SLA 就是从「头」开始。

除此之外还有数字光处理(DLP);激光烧结(SLS);电子束熔融(EBM)等等打印技术。这些技术让 3D 打印材料覆盖范围更广,除了塑料外金属、光学透明、橡胶等常见材料都可以使用 3D 打印。

但不管是哪一种技术,他们的逻辑都是一层层叠加。

3D打印虽然缩短了生产过程,但需要的时间往往更多(平均4-18小时),并且打印完成后也很少能够直接使用,通常需要后期处理才能达到所需的表面光洁度,这些后期工作通常都是手动完成。

3D 打印应用范围非常广泛,并且实用性很强。

快速原型制作。利用 3D 打印,设计师可以快速将概念转换成模型或原型。对于这种小批量生产来说 3D 打印有绝对的优势。它可以按需生产,节约了很多流程和成本,并且效率更高。这也同样适用于影视行业的道具制作。

就像传统设计一样,3D 打印也孕育出了不少设计模型交易网站,你可以直接购买设计师做好的 3D 模型,然后在家自己生产。不过得自己上色。

今后在设计部门,3D 打印机或许会像传统复印机一样常见。

3D 打印还可以在医疗行业大显神通,它可以为病人定制假肢、牙齿或者其他身体器官。听上去很遥远?

实际上瑞典公司 SONOVA 已经利用 3D 打印攻占了全球助听器行业 50% 的市场。特别是在美国和欧洲的助听器外壳生产领域,3D 打印已经完全占据了所有的生产线。使用传统方式制作助听器外壳的公司已经无法生存。

除了成本和时间,3D 打印在医疗行业最大的优势是它可以根据患者自身情况,定做专属于他的医疗用品。

目前美国航天局也在广泛采用 3D 打印技术。为美国航空航天提供微天线的供应商Optisys LLC 利用3D 打印技术将追踪天线阵列的离散量从 100 个减少到仅 1 个,交货日期从 11 个月缩减到 2 个月,同时重量减轻 95%。