——3D列印技術的迅速白熱化,炒紅了國內外股市,也突然間讓一向默默無聞的大連理工大學材料科學與工程學院教授姚山及其團隊備受關注。因為「世界最大幅面的3D雷射印表機」,就誕生在他的實驗室裡。
這臺目前「世界最大的3D雷射列印機」,主體高達4米,長約10米,寬約3米,可以打出4米直徑輪胎花紋模具的鑄型、複雜曲面葉片鑄型等,讓人們在3D列印的工業化應用之路上看到更多的可能。
然而,姚山卻表示,3D列印技術應該理性「降溫」,因為「技術上無法生成高精度的工業製件,就不可能完全擺脫傳統的製作方法」。這又是怎麼一回事呢?
「大」是因為「快」
3D列印技術被很多人視作第三次技術革命的前奏,可是誰也無法掩蓋雷射3D印表機的弊端—「慢」。指甲蓋大小的微型茶壺需要列印1個多小時,列印一個鋼鐵俠頭盔需要一個星期。如此計算,列印大件的機翼、螺旋槳恐怕要以月計。
然而,如今這一弊端在姚山的團隊有所突破。這源自姚山的兩個專利—基於覆膜粉末材料輪廓線掃描的雷射快速成型方法和複雜形狀幾何體的覆膜粉體雷射選區失效整體成型方法,保守估計輪廓失效法比傳統的SLS法提高5~15倍的速度,製造成本降低了40%。
據姚山介紹,3D列印都是通過疊層鋪粉的技術實現的,鋪粉之前要對3D建模的斷面進行逐層掃描。普通的3D印表機逐層掃描橫截面上的每個點,而他所開發的技術只掃描橫截面上的輪廓線及幾個分隔線。「我們用最慢的速度做到五六層時,一般的3D印表機才做完第一層。」
這臺世界最大幅面3D雷射印表機的誕生有一定的偶然性,它是姚山應合作方的要求,為生產直徑4米的工程輪胎花紋模具開發而製作的。「機器大的前提是列印速度要快,否則它就失去了大的價值。如果耗時過長,用傳統的工業方法也能做出來,成本優勢不見得存在,市場應用也會受到限制。」
直接用於工業製件尚缺火候
既然速度提高了,未來能否應用在工業批量生產上?富士康郭臺銘曾批駁3D列印技術引領第三次技術革命的言論,甚至放言說「如果真的是(第三次技術革命的引領),"郭"字就倒過來寫」。
姚山告訴記者, 3D列印每層粉體的厚度在0.2~0.3毫米,如不做特殊處理,不可避免會有臺階效應,並導致物件有0.1~0.2毫米的誤差。「這樣的物件,作為不求表面尺度和粗糙度的結構件是可以的,但是直接用於工業多半是不合格品,因為工業製件通常有嚴格的尺寸精度和粗糙度要求。」
正如人們所知道的,如今3D列印技術尚無法突破設備、材料造價等方面的瓶頸,實現大規模量產尚待時日。