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應(yīng)用廣泛 3D打印技術(shù)取得驚人進(jìn)展

2012-07-02 10:47 來源：金羊網(wǎng)—羊城晚報(bào) 責(zé)編：王岑

摘要：: 當(dāng)3D技術(shù)以3D電影為先鋒進(jìn)入我們的眼簾時(shí)，我們身邊已經(jīng)出現(xiàn)了3D電視、3D游戲等以3D冠名的新鮮事物。如今“3D打印”技術(shù)也已取得驚人進(jìn)展。

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　　【CPP114】訊：當(dāng)3D技術(shù)以3D電影為先鋒進(jìn)入我們的眼簾時(shí)，我們身邊已經(jīng)出現(xiàn)了3D電視、3D游戲等以3D冠名的新鮮事物。如今“3D打印”技術(shù)也已取得驚人進(jìn)展。
　　
　　一臺(tái)神奇的3D打印機(jī)，可以打印出立體的藝術(shù)雕塑、專業(yè)的醫(yī)用骨骼，甚至是一幢完整的建筑。一位名為恩里科·迪尼的發(fā)明家甚至宣稱，他希望有一天，可以用這種打印機(jī)在月球上輕松地建筑起一個(gè)基地。
　　
　　原理簡單，用材特殊
　　
　　美國科幻作家羅伯特·希克利曾經(jīng)在一個(gè)科幻故事中描述過一種“萬能制造機(jī)”：它的機(jī)身上雜亂地安裝著刻度盤、小燈和各種指示表，使用者只需要按下按鈕，對(duì)著它大聲說：“我要硬鋁螺帽，直徑為4英寸。”接到指令的機(jī)器很快就能按需求制造出一個(gè)真實(shí)的螺帽。在作家的描述中，這臺(tái)機(jī)器就像神奇的阿拉丁神燈，可以神速地為使用者變出活蹦亂跳的大蝦、礦泉水、手表和沙拉醬……這臺(tái)“萬能制造機(jī)”其實(shí)與今天已成為現(xiàn)實(shí)的“3D打印機(jī)”在原理上十分相似。
　　
　　3D打印機(jī)和普通的復(fù)印機(jī)并無太大不同。3D打印的原理也很簡單：首先將一項(xiàng)設(shè)計(jì)物品轉(zhuǎn)化為3D數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層分切打印。說得簡單一點(diǎn)，3D打印是斷層掃描的逆過程，斷層掃描是把某個(gè)東西“切”成無數(shù)疊加的片，3D打印則是一片一片地打印，然后疊加到一起，成為一個(gè)立體物體。
　　
　　只是3D打印機(jī)使用的打印材料是特制的粉末而非普通的墨粉或墨汁。這些粉末在打印過程中會(huì)被一種特制的膠水逐層黏合、固化，并不斷疊加，最終形成一個(gè)完整的立體物品。恩里科·迪尼發(fā)明的打印機(jī)使用的材料是沙子。當(dāng)打印機(jī)開始工作時(shí)，它的上千個(gè)噴嘴會(huì)同時(shí)噴出沙子和一種鎂基膠。這種特制的膠水會(huì)將沙子黏成像巖石一樣堅(jiān)固的固體，并形成特定的形狀，然后只需要按照預(yù)先設(shè)定的形狀，一層層噴上這種材料，最終就可以“打印”出一個(gè)完整的雕塑，甚至一座教堂建筑。恩里科·迪尼設(shè)想，如果這種打印機(jī)能使用月球塵土為材料，應(yīng)該就可以在月球上使用這種打印機(jī)，快速地建造出人類的月球基地。
　　
　　打印快速，無廢棄物
　　
　　“3D打印”的概念早在幾十年前就已提出。上世紀(jì)70年代，隨著3D軟件的興起，設(shè)計(jì)師們已能通過電腦制作出虛擬的三維物體，那時(shí)人們就開始設(shè)想，如何快速地把這些虛擬物體變成現(xiàn)實(shí)。這種理想的“快速成型”機(jī)，實(shí)際上就是“3D打印機(jī)”的前身。
　　
　　1994年，麻省理工學(xué)院的幾位科研人員發(fā)明了一種“三維打印”（簡稱“3DP”）的技術(shù)，并申請了專利。這種技術(shù)操作容易，成形速度快，設(shè)備價(jià)格便宜，只是精度還不夠高。1997年，一家名為Z-corporation的公司把3DP技術(shù)推而廣之，他們是最先提出把3D打印機(jī)當(dāng)成辦公用品的3D打印機(jī)生產(chǎn)廠商。
　　
　　恩里科·迪尼的設(shè)計(jì)把這種概念進(jìn)一步強(qiáng)化。據(jù)他介紹，這種3D打印機(jī)建筑實(shí)物比常規(guī)的建筑方法在速度上最少要快四倍，而且使用的原料也只有平常方法使用的三分之一到二分之一。更重要的是，這種打印過程中幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何廢棄物。
　　
　　2012年3月，來自維也納科技大學(xué)的研究人員推出了“納米級(jí)”3D打印機(jī)，它可以創(chuàng)建復(fù)雜的對(duì)象，比如微型F1賽車、維也納圣史蒂芬大教堂和倫敦塔橋的微型模型等，它們甚至比一粒沙子還要小。這種打印機(jī)使用液態(tài)樹脂，采用一種名為“雙光子光刻”的高新技術(shù)，通過激光使樹脂硬化成形。它的打印速度可說是創(chuàng)造了一個(gè)新的世界紀(jì)錄可達(dá)到5米/秒。
　　
　　發(fā)展迅猛，應(yīng)用廣泛
　　
　　恩里科·迪尼稱，3D打印機(jī)應(yīng)用對(duì)象可以是任何行業(yè)，只要這些行業(yè)需要模型和原型。這也是這種打印機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛的主要原因之一。在消費(fèi)電子業(yè)、航空業(yè)和汽車制造業(yè)，3D打印已經(jīng)變得越來越流行。