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3D打印:给未来作序 将改变制造?

  个人3D打印机不需要复杂的设备和高级处理软件,只需一个简单的操作系统驱动,就可以把电脑图纸中的设计变成实物。

  一位特殊的客人去年11月入驻了北京海淀区创业者云集的车库咖啡。此后,在车库咖啡大厅的各个角落里,都能找到各式各样的DIY玩具,有恐龙、变形金刚、马里奥这些全是车库咖啡的这位新客人北京太尔时代科技有限公司(以下简称太尔)的小型个人3D打印机做出来的。

  这不是一套复杂的设备,也不需要你处理高级的软件,它只由一个简单的操作系统驱动,你可以轻易地把电脑图纸中的设计变成实物。

  太尔制作的只是3D打印机中的一种。我们的打印原料以塑料为主。太尔培训部经理郭峤说。这种塑料呈线条状,直径为1.75毫米,看上去和平时吃的米线差不多。3D打印机的原料种类很多,可以是塑料、粉末、金属,也可以是巧克力。对太尔而言,公司赶上了3D打印的春天。

3D 进行时

  理论上,只要电脑可以设计出的造型,3D 打印机都可以打印出来。

  作为国内较早投身3D打印领域的科技公司,太尔成立于2003年,很早就开始通过各种展会甚至淘宝售卖3D打印产品。为了让普通大众用得起3D打印机,太尔从去年开始推出其个人家用3D打印机Up!。

  这套个人3D打印机有x、y、z三个轴线,可以看做是打印机的三维坐标。顶部是喷头,打印机开始工作后,喷头会不断地喷出经过加热融化后的原料,在软件的指挥下,随着x、y、z轴线坐标的变化,红色、蓝色或者黄色的原料液体慢慢从喷头喷出来,形成有规律的轨迹,顺着轨迹一层层地开始堆叠,堆叠3到4个小时之后,一个马里奥就诞生了。仔细观察的话,车库咖啡里的这些DIY玩具都能看出层层叠加的构造。

  即便如此,3D打印并不是一个新概念。1995年MIT创造了3D打印这个名词,随后3D打印便开始在实验室萌芽。逐渐地,3D技术开始运用在医疗模型、建筑模型等行业,被应用在更广泛的领域。

  真正的3D打印发源于军方的快速成型技术,是一种由CAD(计算机辅助设计)通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的技术。

  快速成型首先是将实际物体的3D数据沿某一坐标轴进行分层处理,也就是将3D物体进行虚拟化切片,得到无数个二维界面,由此形成每层截面的二维截面数据。郭峤介绍,之后,再按照特定成形方法和技术每次只加工一个截面,这一过程反复进行,直到所有的截面加工完生成实体原型。

  相比传统制造工艺,3D打印有两大优点:一是节省原材料和人工,它的用料只有原来的1/3到1/2,制造速度却快34倍。另外,3D打印机可以制作形态各异的各种物品。理论上,只要电脑可以设计出的造型,3D打印机都可以打印出来。

给未来作序

  由于3D 打印的成本过高,因此在大多数领域,这项技术还未普及。

  玩具、汽车甚至楼房3D打印机的魔力已感染了越来越多人。从用途上看,3D打印设备主要分为大型商用产品以及桌面家用两类。大型商用产品早已经使用多年,市场竞争相对稳定。而桌面家用类产品在近两年才逐渐进入人们的视线。

  由于材料和精度的限制,太尔的3D打印机主要应用在外观功能验证上。一些设计师在设计产品时,为了测试其完美程度,会先将它打印出来,看看哪些地方还需要改进。在医疗行业,太尔的3D打印机用途更特殊它可以用来打印假牙、假肢、器官等。国内一些医院已经开始用这种假牙和骨骼打印技术了,但其他的在国内还很不成熟。除此之外,还没有医院找我们买3D打印设备来治病。郭峤称。

  对于更加广泛的领域,目前的3D打印技术还只是序曲。一台3D打印机的价格主要取决于两个方面:一个是打印区域,区域越大就能打出更大体积的物品;一个是打印层厚,层厚越薄打印出来的物品越精致。就原料价格而言,塑料相对便宜,而工业级的材料一克就达七八毛钱,小机器一克4毛钱。使用树脂和金属材料的打印成本会更高。

  一个明显例子是,up!系列个人3D打印机价格为9999元,打印一个小于12立方厘米的玩具可能需要3至4个小时,而工业级3D打印机就更贵,价格达到十几万美元。相比之下,同样的产品拿到工厂开模批量化,生产成本要低得多。

  但好在我们确实已经走入3D打印的时代了。根据长期跟踪3D打印行业的咨询公司Wohlers Associates的数据,2011年,3D打印机的市场规模为17亿美元左右,到2016年该市场将达60亿美元,其中除了打印设备,还包括材料销售和设计服务的整体产业链。

  对于太尔来说,推出一款Up!打印机产品已经不够。它面对的竞争对手是来自美国的行业巨头3D Systerm和MakerBot等。MakerBot希望能够凭借更高的分辨率、打印更大物体的能力和更经济的价格迎接3D打印真正的春天。但对于还没有染指3D业务的惠普、Epson等2D打印巨头,郭峤显得和MakerBot的CEO派蒂斯一样自信:我们很早就走在了前面。

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