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3D打印机实测 发表评论(0) 编辑词条

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3D打印机实测编辑本段回目录

当电脑报购买回第一台3D打印机,编辑们显得很兴奋,十分的期待它的第一幅作品。在评测室工程师们的捣鼓下,3D打印机终于开始工作了。可速度似乎慢了点,经过2个多小时候,一个立体的冰激凌模型终于出来了,当编辑们看到3D打印机的第一幅作品,似乎失望大于期望,没有我们想象的那么完美,其实这和3D打印的耗材有关。下面我们就从3D打印的耗材说起吧。

能打印出什么,关键看耗材

在上期我们介绍了3D打印机的原理,根据3D打印的原理来说,只要给3D打印机的使用与模型相同的材质,就能打印出于模型几乎一模一样的东西。比如面包,你使用面粉做材料,打印的面包是可以吃的,你使用塑料、石膏等材料打印的只能是面包的模型。

然而关于3D打印的耗材并不广泛,从3D打印的原理来说,3D耗材的扩展,决定了3D打印机的能力边界。目前主要为塑料丝、金属丝、石膏粉等,这些材料无论是在精度和应用范围来说,让目前的3D打印机还停留在模型的制造上,它的更大价值还没有完全发挥出来。

以电脑报刚购买用来测试的3D打印机,它所使用的耗材是ABS塑料丝(五大合成树脂之一,是目前产量最大、应用最广泛的聚合物)。它具有无毒、无味,价格便宜等特点,每千克仅300元。这台打印机采用的是“熔积成型”的技术,整个流程是将一根粗的塑料绳,在喷头内熔化液体,一层层沉积塑料纤维成型。由于这种塑料丝要经过熔化后再冷却,模型是通过一层一层的堆砌而成,加上热胀冷缩的原理,所以在精度控制上并不是很高。打印的3D模型也比较的粗糙。

http://img.icpcw.com/Article/2012/08/baa6254d4ee25fd87abddfec6e8b3d86.jpg
电脑报评测室3D打印机使用的耗材为塑料丝

http://img.icpcw.com/Article/2012/08/9cb9970e4cf028daf23133974ced16dc.jpg
电脑报评测室的3D打印机正在打印中,和已经打印出的3D作品,冰激凌和小猪

相对而言,使用粉末微粒作为打印介质(最常用的是石膏粉)的3D打印机,打印的模型更精细一点。它的工作原理是将粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层,然后由喷头喷出的液态粘合剂进行固化。

目前精度比较高的是采用“激光烧结”熔铸技术的3D打印机。例如在北京永丰科技园的北京计算中心,就有一台售价160万元人民币的Objet3D打印机,使用光敏树脂耗材,这是一种遇紫外线照射会立刻变硬的特殊材料,另外一种支撑材料也必不可少。在电脑的三维数据图像的控制下,打印机的六个喷头以16微米的厚度,一层层喷出液态材料,物体的部分使用光敏树脂,其余部分则喷出填充材料,每喷一层,就进行一次紫外线照射,液态材料随即变硬。使用材料不仅昂贵,其打印方式也十分复杂。


Objet3D打印机工作的步骤图


Objet3D打印机打印出高精度模型

目前3D打印机的耗材还并不是很丰富,但已经打印出很多让你十分惊讶的东西出来了,从吃的到用的,再到医学上的心脏、血管等器官……哇这真的太神奇了,看来离科幻电影中的人物克隆机并不远了。是的很多这些看似神奇的东西,其实我们完全可以触手可及。下面我们就来列举几个离我们比较近的案例吧。

打印的食物,美观又可口

自从3D打印机出现后,很多人首先就想到了吃的上面。目前已经有人自制出了这种3D打印机,可以直接打印可以吃的美食,打印的原料就是砂糖。下面这件打印机的名称叫做CandyFab 4000砂糖3D打印机,由Evil Mad Scientist Laboratories(邪恶科学家实验室)制作完成,CandyFab打印机现在能打印5 ppi至 20 ppi精度的图像,但是仅能用于食物内容,因为它的工作原理是喷射加热过的砂糖。目前CandyFab是一项开源项目,正在寻求志愿者以帮助该技术不断进步。


CandyFab 4000砂糖3D打印机所使用打印的原料就是砂糖


完成后的效果,如同艺术品一般

沙子和阳光神奇的转换术

对于3D打印机来说,耗材是关键。不同的耗材价格相差可是非常的巨大,从几百元大几万公斤的都有。什么耗材最便宜?最便宜的莫过于沙子和阳光了。沙子和阳光了真能做3D打印的耗材吗?能!一个叫Markus Kayer的人发明了一种3D打印机,可以利用沙子和太阳光打印出不可思议的作品。

他把沙漠中最丰富的两种资源沙子和阳光整合到了一起,利用一种装置:太阳能烧结「Solar Sinter」,这种装置可以熔化沙子,然后用玻璃做出3D物体。通过用阳光代替激光,用沙子代替树脂,设计出一种全新的太阳能机器和一种生产工艺,用于制造玻璃物体。两台机器所用的太阳能被用在电子元件、伺服系统和太阳跟踪系统上,用来切割和熔化沙子的能源只是经过聚焦的普通阳光。


Markus Kayer正在利用它发明3D打印机对阳光和沙子进工艺处理

Markus Kayer利用阳光和沙子打印出来的3D作品

无限可能的3D生物打印机

3D打印机能有多大的作为?只要它使用的耗材够广泛,那么它就有无限可能。目前要说最神奇的是使用“生物墨水”耗材的3D打印机,它能打印人体细胞和器官。

在密苏里大学里有一台能打印器官的3D打印机,它使用的是一些特殊的材料,包括用人体细胞制作的生物墨水,以及同样特别的生物纸。在打印的时候,生物墨水将在计算机的控制下通过某种方式被喷到生物纸上,最终形成器官。

对于这些打印的器官它们可以有不同的形状。例如,人造肾脏不需要和真肾长得一模一样,也不需要具有真肾的所有特征,它只需要能够清除血管中的垃圾就可以了。只要这些器官能够工作,并且能够改善病人的身体状况就行。

澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司携手研制出了全球首台商业化3D生物打印机

目前这台3D打印机还只能形成静脉,距离制造心脏等大型脏器还有很长的路要走

TIPS:3D生物打印机,血管是怎么制作出来的?


    技术人员将一排排水凝胶平行放入培养皿盆的水槽里,在水槽中打印颗粒状细胞圆柱体。至少一个水凝胶圆柱体被打印在细胞的中间位置,用于制作静脉内的小孔,而血液最终将通过这个小孔流进流出


打印出来的静脉即将开始在动物身上进行试验,并最终实施人体临床试验

在生物打印机取得突破,那么紧密相关的骨骼打印机能否实现呢?在加拿大有一所大学目前正在研发这种“骨骼打印机”。这种打印机可以使用人造骨粉的耗材,把这些骨粉转变成精密的骨骼组织。这种“骨骼打印机”产生的人造骨骼,除了精确仿真破损的骨骼区块,植入人体以后还能帮助受损的骨骼修补愈合,帮助受损的骨骼部位产生新的组织,甚至能促使血管再生,作用类似桥梁,这是理想的状态,不过这种新科技要进入医院成为通用可行的疗法,还需要时间的检验。

人造骨骼组织相当精细,可用于整形、重建和脊椎手术

开发3D打印,拼的是打印耗材

目前许多的3D打印机技术是开源的,原理并不复杂。生产和制作出3D打印的公司很多,也就是说,造一台3D打印机并不难,甚至个人也可以购买零件来自己组装一台3D打印机。但耗材就不同了,要发明和开发一种新的耗材并不是一件容易的事。

只有想不到,没有打不了。随着打印机的技术已日趋成熟,关键在于新材料的开发,可供打印使用的耗材的不断拓展,3D打印也逐渐具备了制作成品的可能。这是 3D打印技术一个质的飞跃,这种变化在最近两年才逐步发生。在去年,钛合金和不锈钢材料的使用,使波音公司开始用这种技术直接打印飞机机翼,当然这种打印机的体型和价格都在另一个层级上。

掌握核心3D打印机技术的Objet公司,目前已经研究出可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料,两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。这些材料的价格便宜的几百块(人民币)一公斤,最贵的要4万元左右。

Objet3D打印机可以使用两种材料混搭使用,并上色。

本文出自2012-09-03出版的《电脑报》第35期 D.平板数码

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标签: 3D打印机实测

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