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三維打印機(jī)或許將無(wú)所不能

2011-05-18 08:39 來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 責(zé)編：陳伊超

摘要：: 關(guān)于三維打印機(jī)將改變制造業(yè)的新聞不絕于耳，這些消息都宣稱，三維打印技術(shù)能以更高的精度、更低的成本打印出從飛機(jī)零件到為個(gè)人而定制的巧克力在內(nèi)的任何物品。美國(guó)通用電氣(GE)公司也不甘落后，該公司宣稱，其正在設(shè)計(jì)的三維打印機(jī)或許能制造出超聲波機(jī)器等醫(yī)療設(shè)備以及飛機(jī)零件等，新產(chǎn)品將比傳統(tǒng)方法制造出來(lái)的更輕盈、性能更好、成本更低。

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小C專(zhuān)訪·煒岡股份董事

　　【CPP114】訊：關(guān)于三維打印機(jī)將改變制造業(yè)的新聞不絕于耳，這些消息都宣稱，三維打印技術(shù)能以更高的精度、更低的成本打印出從飛機(jī)零件到為個(gè)人而定制的巧克力在內(nèi)的任何物品。美國(guó)通用電氣(GE)公司也不甘落后，該公司宣稱，其正在設(shè)計(jì)的三維打印機(jī)或許能制造出超聲波機(jī)器等醫(yī)療設(shè)備以及飛機(jī)零件等，新產(chǎn)品將比傳統(tǒng)方法制造出來(lái)的更輕盈、性能更好、成本更低。

　　然而，也有專(zhuān)家指出，要想打印出完整的飛機(jī)機(jī)翼還需要一段時(shí)間。盡管如此，科學(xué)家們現(xiàn)在正朝著正確的方向邁進(jìn)。

　　打印出超聲波零件

　　三維打印技術(shù)已出現(xiàn)數(shù)十年，但主要用于打印新奇和個(gè)性化的物品，比如專(zhuān)為個(gè)人設(shè)計(jì)的義肢等。但是，隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，現(xiàn)在，打印機(jī)能夠使用包括陶瓷和鈦、鋁等金屬在內(nèi)的材料制造出復(fù)雜的零件，而且，其精確度非常高。

　　據(jù)美國(guó)《大眾科學(xué)》網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，GE公司全球研發(fā)中心診斷法和生物醫(yī)學(xué)光學(xué)成像領(lǐng)域的專(zhuān)家斯科特·史密斯表示，快速成型技術(shù)能以更簡(jiǎn)單的方式準(zhǔn)確制造出復(fù)雜機(jī)器使用的零件，GE公司在三維打印技術(shù)領(lǐng)域的最新進(jìn)展能使用陶瓷、金屬等原材料，制造出微小的零件。

　　GE公司的工程師們正在使用三維打印機(jī)為便攜式超聲波設(shè)備制造傳感器。作為超聲波機(jī)器最昂貴的零件之一，傳感器能將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇�，也能將聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。該傳感器包含數(shù)千個(gè)細(xì)小的、超薄圓柱體。GE公司目前主要使用將陶瓷切片、切丁的方式來(lái)制造這些圓柱體。由于不同大小的圓柱體需要不同的切割工具，這種制造過(guò)程不僅耗時(shí)、昂貴，而且只能制造出幾種形狀。

　　現(xiàn)在，GE公司的科學(xué)家研發(fā)出了一種新的打印技術(shù)，他們將薄薄一層由陶瓷組成的砂漿展平，并將其嵌入一個(gè)聚合物先驅(qū)體內(nèi)。當(dāng)紫外線照射在該層砂漿上時(shí)，這種陶瓷砂漿會(huì)變成固體。接著在其上鋪設(shè)另一層陶瓷砂漿，然后用光照射�？茖W(xué)家用這種逐層鋪展的方式，制造出了不再需要削割的新傳感器。

　　不過(guò)，據(jù)麻省理工學(xué)院《技術(shù)評(píng)論》雜志近日?qǐng)?bào)道，GE公司研發(fā)中心的機(jī)械工程師、項(xiàng)目經(jīng)理普拉黑特·辛格表示，這種方法并不適合大規(guī)模的生產(chǎn)制造。但是與目前使用的制造方法相比，新方法更快而且消耗的資源更少，成本更低。另外，這種方法制造出的傳感器并不受大小和形狀的限制，因此，GE公司的設(shè)計(jì)師可以使用新技術(shù)改進(jìn)傳感器的性能，并最終研制出清晰度更高的超聲波。

　　打印出飛機(jī)零件

　　GE公司的科學(xué)家也正在同歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)(EADS)攜手合作，使用陶瓷打印飛機(jī)零件并最終打印出完整的飛機(jī)機(jī)翼�？茖W(xué)家們使用激光來(lái)加熱金屬粉末，直到這些粉末形成固體的金屬形狀。新技術(shù)已經(jīng)制造出了飛機(jī)引擎蓋上的金屬鉸鏈，測(cè)試表明，新鉸鏈的性能與傳統(tǒng)鉸鏈一樣可靠，但其重量減少了一半。

　　EADS宣稱，飛機(jī)每減重一公斤，每年的燃料消耗成本將節(jié)省3000美元，30年(普通飛機(jī)的壽命一般為30年)就可節(jié)省10萬(wàn)美元。

　　三維打印技術(shù)的“軟肋”

　　當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)也有“軟肋”�！都夹g(shù)評(píng)論》雜志近日指出，很多功能性的金屬合金能夠被打印出來(lái)，但用于飛機(jī)引擎內(nèi)部的高性能零件仍然無(wú)法使用這種方法制造，比如在制造過(guò)程中，需要對(duì)溫度進(jìn)行精確控制的零件目前還無(wú)法打印出來(lái)。GE公司將使用這種新技術(shù)打印渦輪葉片等引擎零件，不過(guò)，打印出來(lái)的渦輪葉片僅用于測(cè)試其特定性能，諸如測(cè)試其空氣動(dòng)力學(xué)方面的屬性等，這種渦輪葉片無(wú)法承受高溫和高壓。辛格表示，這種方法制造出的渦輪葉片將加速葉片的設(shè)計(jì)過(guò)程。

　　另外，這臺(tái)機(jī)器目前主要受到的限制是其能打印出的物品大小有限。根據(jù)印刷材料和打印機(jī)的不同，新打印技術(shù)只能打印出從幾厘米到1米左右大小不等的物品，現(xiàn)在還無(wú)法打印出飛機(jī)機(jī)翼或GE公司大型電站使用的汽輪機(jī)，不過(guò)，科學(xué)家們正朝著正確的方向前進(jìn)。

　　有些人也認(rèn)為，不管技術(shù)如何進(jìn)步，有些物品我們永遠(yuǎn)也別想通過(guò)三維打印技術(shù)制造。針對(duì)這一說(shuō)法，EADS創(chuàng)新工廠的負(fù)責(zé)人喬安娜·梅爾表示：“我們可能無(wú)法使用三維打印機(jī)打印出釘子，但是，我們能夠打印出制造釘子的設(shè)備。”

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