3D打印让设计走进现实生活
2014-05-15 12:14:19 来源： 评论：0 点击：
在一台封闭式的大型机器盒中，激光将产品需要的粉末材料以每小时1厘米的厚度进行横断面烧结，层层烧结，叠加“打印”产品的各横截面，最终形成成型产品。这便是“神秘”的3D打印机的工作全流程。
由于产品按照三维数据模型，由材料层层叠加“烧结”或“黏合”而成，整个产品生产不受任何复杂结构和生产工艺限制，任何空间结构复杂的产品，在3D打印机面前都是同样的程序生产。
凭借这样的突破，3D打印对工业研发、设计前端带来革命性改变，设计人员不再受以往“设计可实现性”局限，任何复杂“怪异”的设想、设计都能够通过3D打印变成现实。
由于设想能够无限地走进产品现实，研发设计人员也不用耗费巨资开模，3D打印已陆续走进人们熟知的生产、生活领域：从手板制造到玩具工艺品、汽车、航空航天、生物医疗领域，甚至日常的照相馆也能见到3D打印的应用。据不完整统计，全球3D打印市场产值每年正以30%的速度在增长。
在国内，包括南京、青岛、成都、昆山等多个城市都在争先挖掘3D打印人才，争夺3D打印新市场。今年5月底，广州也将迎来国际3D打印知名科学家、美国3D system前技术总监、美籍华人科学家许小曙博士，他将带领3D打印团队在南沙成立广州南沙3D打印创新研究院。
3D打印时代已到来，广州如何拔得头筹、抢占新技术产业的制高点？“寻找广州经济领头羊”第二期走进3D打印，从微观样本探寻广州经济新变化。
南方日报记者 黄少宏 实习生 吕政桦
研发革命 3D打印时代到来
无拼接的传动轴、类似象牙雕刻的9层镂空套球、结构复杂的无人机机翼、发动机进气歧管、气缸盖样板、埃菲尔铁塔模型……这些琳琅满目的产品，都是世界“SLS（3D打印家族中的一种技术）”之父、广州南沙3D打印创新研究院院长许小曙设计的3D打印机生产出来的。
广州南沙3D打印创新研究院院长助理刘一展向记者展示了其中的传动轴，“这些产品的所有齿轮、旋钮都不是组装出来的，也没有焊接，全部是一次性打印出来的。”令人叹为观止的是，类似象牙雕刻的9层镂空套球，是在最核心的小球之外连续套着一层又一层的大球，且每一层都是镂空的。“利用传统手工艺雕刻必须花几十年才能完成的一个产品，用3D打印仅需要3个小时就能完成。”
事实上，不仅仅是降低时间成本，3D打印还突破了设计人员的思想“天花板”。从事3D打印的广州网能产品设计公司负责人邓以翔指出，3D打印的魅力在于让人们的创新能力大大提高，让个人Idea变成现实。
“无论在工业领域还是消费领域，这项技术带给了人们全新的理念与技术手段，原来受制于传统制造方式的设计理念获得了全新的实现途径。”许小曙指出，3D打印技术让设计人员的创造力得到更充分的释放。
“以前给一台洗衣机开模，要耗费上百万元。”许小曙举例说，由于开模耗费巨大，一旦开发出来不符合要求损失非常大，工业设计人员往往很谨慎；而他们用3D打印技术为国内家电制造龙头企业制作了一台洗衣机样机，仅仅花费了六万多元，设计人员的创意不用耗费巨资就可以进行测试使用，也就可以放开脑筋尝试各种不同的想法。
不独如此，对于内部结构复杂的产品，3D打印也有其优势。据介绍，进气歧管是发动机中结构最复杂的部件之一，该部件的传统开发流程大约需要经过4个月的时间。长沙理工大学方程式赛车利用许小曙研发的工业级3D打印机，制作出发动机进气歧管原型部件，耗时仅需48小时。测力试验证明，零件的力度、准确度和耐久性均未出现任何问题，而发动机效率增加了10%。
“我们已经和许多医院在外科手术上进行了合作”，许小曙谈到了3D打印对医疗领域的影响，他们已经成功完成30余例外科手术，3D打印把CT扫描的二维影像转变成三维实体，外科医生在实体模型上设计手术方案，如固定支架的形状和位置，螺钉的位置、长短等一些关键的技术参数，并且可以利用打印出来的实体，模拟手术过程，并验证手术方案的实际效果。
“采用3D打印技术可以将手术的时间缩短1/3以上，手术后的恢复时间减少一半，一些复杂的手术以前要数十年以上经验的外科医生才可以完成，而使用3D打印技术以后，年轻医生也能成功实施这类复杂的手术了。”
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