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“成都智造”3D打印技术,几小时打印出零部件成品

中国市场调查网  时间:01/18/2013 12:11:15
    本月举行的全市经济工作会议要求,在“深入推进产业结构转型升级”方面,我市要大力健全区域创新体系,世界新一轮科技革命正在孕育和兴起,一些基础科学研究和关键技术已经出现突破先兆,特别是在页岩气、干细胞和3D打印技术的重大创新正在催生新能源产业、生物产业和传统制造业的颠覆性变革。近期,本报将走进这些引领下一个十年的科技前沿技术,洞悉这些“高技术”如何转化为“高质量”,解读区域创新体系如何提速产业倍增,成为现代产业体系的核心引擎。

  在好莱坞大片《碟中谍4》中,有一个片段让观众嗟叹:在一台连接电脑的机器前,“阿汤哥”面部数据经过扫描进入电脑,很快,这台看似平凡无奇的“快速成型机”用新材料、新技术,几分钟内便“克隆”出与真人面部相同的3D人脸面具。

  这样吸引眼球的高科技,并非只存在于好莱坞制造的剧情里,在成都,这个被美国《时代》周刊列为“美国十大增长最快的工业” 的3D打印技术(又称三维打印技术),已在四川大学制造科学与工程学院的实验室里成功应用,并服务于宁江机床、远景数控机床等多家蓉企。

  美国著名经济学家、趋势学家杰里米·里夫金在其《第三次工业革命》一书中曾谈到:“智能制造是未来最可能引发第三次产业革命的领域之一。”而3D打印从“梦想照进现实”的推进,无疑是对传统制造业“动气体肤”的一次洗牌。

  “智能制造是未来最可能引发第三次产业革命的领域之一”

  ——美国著名经济学家、趋势学家杰里米·里夫金

  3D打印机能快速原型制造

  精准打印出三维立体模型

  电脑里的一堆数据,在两小时后可以怎样变身呢?在四川大学制造科学与工程学院的先进制造技术重点实验室里,数据在短短几小时内,就可变身为一个个自主开发的机械零部件、复杂钢结构连接件的空间曲面模型。

  “只要用3D扫描仪获取了你的面部数据,这台机器要‘克隆’一个如你一模一样的面孔,也就是几小时的事情。”四川大学制造科学与工程学院殷国富教授介绍道。殷国富教授所指的“这台机器”,正是“传说中”的3D打印机,这个看似平凡无奇、形同于微波炉的“大烤箱”,却有着不凡的“特异功能”——快速原型制造,精准打印出塑料制成的看得见、摸得着的三维立体模型。

  记者在实验室看到,这台3D打印机分为加工室、材料盒、控制区等区间,打开加工室门,几个精密喷嘴相并而列,喷嘴连接着下端两个材料盒,“就像传统的喷墨打印机在纸上逐行喷墨一样,3D打印机是将材料逐层喷涂,让材料与黏合剂升温到熔融状态,进行缓慢塑形。”据悉,3D打印实质上是一种直接数字化制造技术,运用粉末状金属或塑料等可黏合材料,通过一层又一层的多层打印方式,构造零部件模型。因此,要进行3D打印,首先需要设计师使用电脑软件制作出数字化3D模型,之后,就像给模型做CT扫描一样,由另外一个软件程序将数字化3D模型水平切片,并向打印机发出指令,逐层复制模型。

  殷国富教授指向3D打印机的左方,几台电脑其实是“操纵”3D打印机的“中枢神经”,在这里,他们的团队首先会完成电脑虚拟3D模型设置,通过网络参数传送,向3D打印机输出指令,便可将虚拟的3D产品模型转化为实体模型。

  3小时时间就能拿到成品

  设计不需再送加工车间

  “这是我们刚刚打印出炉的大型仪器齿轮部件,与成都一家精密机床企业的产学研合作项目,合作涉及多项机械零部件的研发。”在实验室内,殷国富教授从成品室内拿出了一些齿轮、支撑部件,相较于常规喷墨打印机生产的纸质产品,这些经3D打印出炉的产品,竟是眼前这些看得见、摸得着的零部件成品,不禁让人感慨科技于无声间改变世界的能力。

  “相较传统制造业,3D打印技术可以说是一种前所未有的革命。”殷国富教授给记者算了一笔账,以他手上直径约8厘米的齿轮零件,从完成3D设计到3D打印,大约用3小时就能拿到成品,且在一个实验室就能完成,不再需要在车间作模具、用机床加工制造。

  而在此之前,他们的设计必须要送加工车间,按设计参数开模、选材、生产,而最关键的是,工业设计的成品常常需要多次修改,如果遇到调整,他们还得再次回返实验室,调整参数,再加工制造,周而复始。“3D打印的‘立等可取’,我们不仅可实现数倍以上的效率提升,而且也能节省耗材支出。” 除了“个性化”之外,更为重要的则是“精密”二字,据悉,无需生产线的3D打印技术,其误差率可控制在0.1毫米之内。

  已应用到与多家蓉企合作领域

  创新瞄准医学等先进制造产业

  据悉,眼下,在四川大学制造科学与工程学院应用了半年时间的3D打印技术,通过产学研合作,已应用到学校与宁江机床、远景数控机床等多家蓉企合作的领域,涉及科研设备创新、钢结构建筑关键环节零部件应用等先进制造业领域。3D打印技术的进入,让这些具有自主知识产权的创新技术的研发周期大为缩短。

  “四川大学在机械装备制造、生物医学工程、新材料等诸多领域都有优势,我们正计划‘嫁接’3D打印技术的优势,瞄准我们的资源,在耗费人力的传统规模生产转向智能个性化生产方面有所突破。”殷国富教授分析。而就眼下而言,四川大学将有望集成在医学、新材料等领域的优势资源,在应用领域实现突破,采用3D打印技术,进行“人造骨”、“人造牙齿”等领域的创新研发。同时,与本地企业进行产学研合作,在电子信息、生物医药、精密机械制造等多个领域推进创新合作。

  以3D扫描制造“人工牙齿”为例, 3D扫描技术可“零误差”地采集口腔3D数据,只需要连接数据,便能出成品。不仅耗费的材料更少,生产时间也能更短,患者不需要再等几天甚至数周,立等便可完成假牙安装等牙科手术。

  我市今年深推“八大产业化工程”

  把“成都制造”升级为“成都智造”

  据亚洲制造业协会分析数据显示,2010年,我国文教体育用品市场产业产值已超过7万亿元,随着3D打印技术的不断成熟,未来该产业即使只有10%的领域被替代,3D打印市场的蛋糕也能达到万亿级规模。

  记者从市科技局了解到,深入推进产业结构转型升级,把区域创新体系作为发展现代产业体系的核心引擎。市科技局今年将围绕“产业倍增”的技术需求,瞄准我市战略性新兴产业与特色优势产业,深入推进“八大产业化工程”,用科技助推三次产业“提档升级”。

  市科技局相关负责人告诉记者,今年,高端装备制造业将作为我市“八大产业化工程”重点支持方向之一,重点推进汽车、轨道交通、航空航天、精密数控机床等产业领域的关键技术研发与转化,推进重点产业向技术高端攀升,用科技支撑加速先进制造业“提档升级”,把“成都制造”升级成为“成都智造”,将成为推进路径的重中之重。

  本报记者 缪琴 摄影 张全能

  3D照像馆亮相北京

  近日,一个能制作3D影像的3D打印照像体验馆在北京工业设计创意产业基地开馆。顾客只需经过十几分钟的360度扫描照相和几个小时的3D打印制作,就能够得到一个形象逼真立体的人物塑像。(来源:互联网)