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3D打印

探訪3D打印平臺(tái) 看如何化平凡為神奇

2025China.cn   2016年11月29日

  “鐵盒子”里的打印頭,噴出200 的黏稠液體,緩慢地在一塊耐熱板上堆出一朵“玫瑰花”。

  這是一朵含苞欲放的玫瑰花,因?yàn)椴牧显?,它的顏色呈黑色。制造它的鐵盒子,只有微波爐大小,它是一臺(tái)可以運(yùn)轉(zhuǎn)3D打印技術(shù)的機(jī)器,也是一個(gè)可以“變出”很多物品的“魔術(shù)箱”。

  11月23日,太原3D打印技術(shù)公共服務(wù)平臺(tái)的一間辦公室里,工作人員給記者展示了3D打印技術(shù)的神奇。

  3D打印是20世紀(jì)80年代中期萌芽的一項(xiàng)新技術(shù),這項(xiàng)與傳統(tǒng)生產(chǎn)制造迥異的技術(shù),近些年飛速發(fā)展。如今,國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的3D打印機(jī),甚至能打印飛機(jī)零部件,在航空航天領(lǐng)域一展身手。

  太原3D打印技術(shù)公共服務(wù)平臺(tái)于今年春天開門試運(yùn)行。根據(jù)服務(wù)功能定位,該平臺(tái)將成為我省經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展和創(chuàng)新發(fā)展助推器,它的服務(wù)對(duì)象包括中小微企業(yè)和創(chuàng)客。

  目前,太原3D打印技術(shù)公共服務(wù)平臺(tái)已擁有30多臺(tái)3D打印設(shè)備,其中不乏具有國(guó)際先進(jìn)水平的設(shè)備,提供包括文化創(chuàng)意、模具制造等多個(gè)領(lǐng)域的3D打印技術(shù)服務(wù)。

  A 華北領(lǐng)先的3D打印服務(wù)平臺(tái)

  太原3D打印技術(shù)公共服務(wù)平臺(tái)由太原國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、中北大學(xué)共建,先期投入資金達(dá)2000萬元。

  中北大學(xué)成為平臺(tái)共建單位,與該校所擁有的3D技術(shù)研發(fā)實(shí)力分不開。自1995年起,中北大學(xué)已展開3D技術(shù)的研發(fā);至2015年,該校投入到3D打印技術(shù)研發(fā)的科研經(jīng)費(fèi),累計(jì)達(dá)4000余萬元,而且碩果累累。該校3D打印技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制造的3D打印機(jī),被國(guó)內(nèi)100多所高校和企業(yè)采購(gòu)。因?yàn)橄M邪l(fā)的寶貴科技能在山西的土地上生根發(fā)芽、茁壯成長(zhǎng),中北大學(xué)3D打印技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)曾多次放棄到外省發(fā)展的機(jī)會(huì)。

  太原3D打印技術(shù)公共服務(wù)平臺(tái),位于太原市南中環(huán)清創(chuàng)科技園區(qū)內(nèi)。該平臺(tái)設(shè)有3D打印創(chuàng)新服務(wù)中心、技術(shù)研發(fā)中心、體驗(yàn)展覽中心、工程推廣中心。因處于試運(yùn)行階段,該平臺(tái)沒有進(jìn)行大規(guī)模宣傳,社會(huì)大眾知道的不多。即便如此,每天仍有訪客慕名來此參觀、考察。

  11月23日,記者采訪該平臺(tái)時(shí)了解到:目前,該平臺(tái)擁有3D打印機(jī)30多臺(tái),其中5臺(tái)3D打印機(jī)為國(guó)外進(jìn)口,其他20多臺(tái)均為中北大學(xué)研發(fā)制造。經(jīng)過調(diào)試,這些3D打印機(jī)現(xiàn)在全部可投入使用。

  在該平臺(tái)體驗(yàn)展覽中心,記者看到一臺(tái)進(jìn)口3D打印機(jī)。這臺(tái)設(shè)備,體量與一輛吉普車差不多,輸入人體掃描數(shù)據(jù)后,它可以打印出色彩鮮艷的人體塑像。中心展臺(tái)上擺放了幾座以中心工作人員為原型的人體塑像,惟妙惟肖。

  展區(qū)里,還陳列著各種各樣的3D打印制品,向人們展示了3D打印技術(shù)的廣泛應(yīng)用前景。這些制品,有石膏材質(zhì)的塑像、機(jī)器模具,有塑料材質(zhì)的花盆、筆筒,還有金屬材質(zhì)的機(jī)器零部件……

  最吸引記者的是一盞“寶蓮燈”。因?yàn)閼?yīng)用3D打印技術(shù),這盞“寶蓮燈”的花瓣與柄端連接十分巧妙?!皩毶彑簟钡幕ò陜汉蠑n起來是一盞燈,花瓣兒伸展開則變成一朵“盛開的蓮花”,造型轉(zhuǎn)換之間自然而舒暢。一件尼斯圣母大教堂的模型也很引人注目,模型通體為白色,塑料材質(zhì),教堂的窗欞、鐘樓纖毫畢見?!八慕M件有60多個(gè),是我們打印的最復(fù)雜的一件展品,打印完成花了2天時(shí)間?!逼脚_(tái)操作員張皓說。

  B 打印一朵玫瑰花用了三個(gè)小時(shí)

  3D打印設(shè)備如何打印制品?記者近距離觀察了一臺(tái)3D打印機(jī)操作的全過程。

  在該平臺(tái)技術(shù)研發(fā)中心的一間辦公室內(nèi),沿房間墻壁擺放著七八臺(tái)3D打印機(jī),其中個(gè)頭最小的3D打印機(jī)只有家用微波爐大小,中等個(gè)頭的3D打印機(jī)的體量跟普通立式家用電冰箱差不多。

  11月23日上午10時(shí),張皓啟動(dòng)了一臺(tái)桌面3D打印機(jī)。他決定用3D打印機(jī),打印一朵玫瑰花,向記者展示3D打印技術(shù)的魅力。

  這是一臺(tái)擺放在辦公桌上的小型3D打印機(jī),由中北大學(xué)設(shè)計(jì)制造。在打印機(jī)外殼下側(cè),還安裝著一個(gè)名片大小、可觸摸操作的液晶屏,液晶屏設(shè)有打印機(jī)開啟、材料預(yù)熱溫度等數(shù)碼標(biāo)識(shí)。此外,打印機(jī)外殼處,安裝著一個(gè)USB插口?!斑@臺(tái)3D打印機(jī),是一臺(tái)便攜式3D打印機(jī)。它的個(gè)頭小、重量輕,對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境要求也不高。在室溫條件下,它就可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。打印操作也很方便,可以連接電腦進(jìn)行操作,也可以把存有設(shè)計(jì)藍(lán)圖的U盤直接插入打印機(jī)USB插口上進(jìn)行打印?!睆堭┙忉屨f。

  張皓是中北大學(xué)的在讀研究生,他的畢業(yè)論文選擇了3D打印。他也是技術(shù)控,喜歡高難度挑戰(zhàn),他的U盤里保存了大量3D打印物品的設(shè)計(jì)藍(lán)圖。

  3D打印機(jī)是個(gè)盒狀結(jié)構(gòu),微處理器、打印頭、基板是它的核心構(gòu)件。張皓將U盤插入U(xiǎn)SB插口,按下開關(guān),打印機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn),打印頭開始噴出黏稠的“黑色材料”,在基板上一層一層疊加堆積起來。這種黑色黏稠液體,是中北大學(xué)自主研發(fā)的3D打印材料,經(jīng)打印頭加熱后溫度達(dá)200 。打印基板上,鋪著耐高溫透明薄膜。

  記者透過3D打印機(jī)觀察窗口看到,雖然打印頭噴吐材料為液體,但是因?yàn)閲娡滤俣嚷?,材料噴到基板上很快散熱、凝固,這保證了堆在基板上的材料在疊加過程中不會(huì)變形。過了5分鐘,基板上堆積的材料,才只有約兩張撲克牌疊加起來的厚度。

  13時(shí)許,3D打印機(jī)終于安靜下來。打開門,一朵含苞欲放、乒乓球大小的“黑玫瑰”映入眼簾?!敖?jīng)過多年攻關(guān)和研發(fā),中北大學(xué)已開發(fā)出白色、黃色、藍(lán)色、紫色、綠色等顏色的3D材料,可以滿足顧客打印制品時(shí)對(duì)顏色的需求?!睆堭┱f。

  C 為中小微企業(yè)、創(chuàng)客提供服務(wù)

  經(jīng)過半年多時(shí)間的建設(shè),太原3D打印技術(shù)公共服務(wù)平臺(tái)已具備為文化創(chuàng)意、醫(yī)療、模具制造、鑄造、航空航天、文物修復(fù)等領(lǐng)域提供產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)、3D模型模具制作、產(chǎn)品試制等服務(wù)。

  平臺(tái)對(duì)外服務(wù)對(duì)象,包括中小微企業(yè)和創(chuàng)客?!?D打印技術(shù),在個(gè)性化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)運(yùn)前景?!逼脚_(tái)技術(shù)負(fù)責(zé)人王建宏說,自今年春天平臺(tái)投入試運(yùn)行以來,他們已接受100多件次的3D打印技術(shù)服務(wù)申請(qǐng)。

  在平臺(tái)展示中心,有兩艘大型船舶模型,該模型由太原理工大學(xué)學(xué)生設(shè)計(jì)。兩艘模型中,一艘是導(dǎo)彈護(hù)衛(wèi)艦,一艘是“遠(yuǎn)望4號(hào)”測(cè)量船,兩艘模型船舶的很多部件,由平臺(tái)提供,使得船艦部件實(shí)現(xiàn)了仿真還原。這兩艘模型船舶曾參加全國(guó)大賽,分別獲得一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)的好成績(jī)。

  山西智濟(jì)電子科技有限公司曾委托平臺(tái)打印微型攝像機(jī)?!拔⑿蛿z像機(jī)是我們公司自主研發(fā)的產(chǎn)品,我們把圖樣拿到技術(shù)平臺(tái)打印,打印出來的產(chǎn)品質(zhì)量很好,效果不錯(cuò)?!痹摴竟こ處熆嫡耢鹘邮苡浾卟稍L時(shí)說,用傳統(tǒng)制造技術(shù)生產(chǎn)制造產(chǎn)品,需要經(jīng)過開模、修模、試模等一道道程序,成本高,花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng);而利用3D打印平臺(tái),可以快速、低成本實(shí)現(xiàn)單件制造。他們送來圖紙后,很快能夠拿到樣品,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題,不僅節(jié)省時(shí)間,也節(jié)約了資金。

  作為一個(gè)公共服務(wù)平臺(tái),太原3D打印技術(shù)公共服務(wù)平臺(tái)希望今后能夠在商業(yè)領(lǐng)域亦有所拓展。經(jīng)過多年科研攻關(guān),中北大學(xué)研發(fā)推出多款“便攜式3D打印機(jī)”商品機(jī)。“我們開發(fā)的桌面3D打印機(jī),在文化創(chuàng)意、中小學(xué)啟智等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。孩子們利用電腦設(shè)計(jì)好物體三維圖形,然后利用3D打印機(jī)打印物品,對(duì)開發(fā)孩子們的智力一定會(huì)有幫助?!蓖踅ê暾f。

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