3D打印:一个立体物体从无到有
红网时刻 字号:
2015-02-03 09:43:44

张波研究3D打印作品。(记者 陈旭东 摄)

张波研究3D打印作品。(记者陈旭东 摄)

湘潭晚报2月3日报道 眼前是一只白色的尼龙材质九层球,每一层都有精美的镂空花纹。有趣的是,每一层都是灵活可动的。如此复杂的工艺,用于制造它的模具一定很特别吧!

“这是用3D打印机制作出来的,不需要模具!”张波的一席话让大家有些吃惊。

3D打印的概念在电视上倒是见得不少。通过“打印”,一个立体的物体从无到有,这确实是一件奇妙的事,但总还是觉得离我们有点远。这次,张波要告诉你,3D打印与我们的生活并不遥远,而他还要将3D打印做的更有特色。

结缘3D打印

53岁的张波是地地道道的湘潭人,却有着北方人的高大身材。

初上班时,张波在江麓集团担任钳工,后来还做过工艺技术、铸造、焊接等工作。后来,张波被单位推荐到湘潭大学学习信息情报专业,这3年对他产生了重大影响。

“第一次接触3D打印是无意中的事。”2009年,在湘大一位教授的办公室,张波看到一个美轮美奂的摆件。教授介绍,这是用3D打印机制作的,而3D打印是不需要模具、将物件分层打印出来的……这个“3D打印”让张波似懂非懂却又十分好奇。

这也开启了张波与3D打印之间的缘分,在那以后,张波在多个场合接触到3D打印,对其产生了浓厚兴趣并辞去了原来的工作。

2009年8月,湖南华曙高科成立,这家企业是第一个将3D打印推向市场的民营企业(以前的推广都以高校科研团队为背景),张波成为这家公司第一名员工。2011年离开公司后,张波也一直在接触、研究3D打印,相关业务一直没间断。

认定它就要做好它

张波接触3D打印行业的时间至今只有5年,算得上经验丰富。但3D打印在中国还是新鲜事物,要学习、钻研它并不容易。

“我认定了一件事,就一定会想办法把它做好!”张波在3D打印方面的导师是一位美籍华人,会讲一口流利的中文,但授课时全程讲英文。因为当时没有成熟的中文教材,许多专业术语无法用汉语准确表达,导师上完课还会向大家提问,和大家商量怎样翻译才更恰当。而且,3D打印结合了光学、热学、高分子材料学、软件控制学等多方面知识,学起来非常困难。

尽管如此,张波却不觉得难,反而觉得有趣。付出了常人难以想象的努力后,他不仅学会了3D打印还理解得十分透彻。

后来,张波率先提出将3D打印技术应用到无人飞机上,而这要求他必须掌握无人机空气动力学等相关知识。为此,张波在全国各地买了很多书籍并钻研书中的每一个深奥公式,他还结识了很多专家,不懂就问。

功夫不负苦心人。这5年里,张波在3D打印方面逐渐有了自己的见解。自2010年开始,他先后在北京航空航天大学、国防科技大学、湖南大学、湘潭大学等高校做相关学术交流或上课。

他不是赶时髦

2013年底至2014年初发生了两件大事,这让张波萌生了新的想法。

其一,湖南华曙高科研制出3D打印SLS机器设备及SLS粉末材料,使得3D打印机器、设备、材料等实现了国产化,大大降低了使用成本,为3D打印的大范围推广奠定了物资基础。其二,微信支付系统兴起,微商店进入实际运行阶段。随着互联网的越发成熟,这意味着现在只需一台智能手机,人人能实现随时随地想淘就淘。

张波介绍,3D打印的成本非常高。其材料必须是粉末,如尼龙的、金属的,甚至是可食用的巧克力(不同材质需要用不同机器),但价格非常贵。比如,尼龙粉末要大约500元/公斤。机器也很贵,进口的要300万元左右,国产的也要150万元左右,金属粉末材料打印机的价格更是高达1000万元左右。因此,3D打印产品价格不菲,如打印一个约80毫米长的金属扳手,至少要五六千元,这就注定3D打印产品要立足于个性化的小众市场。

“我不是赶时髦,而是要将3D打印推广开来!”张波说,上述两件大事的发生让他看到了3D打印的春天,他似乎已经看到了该领域的光明前途。一方面,3D打印机器、设备、材料等的国产化,使其成本大大降低,另一方面便捷的支付方式必定会催生更多买家,这种“个性化的小众市场”可以变成“个性化的大众市场”!

2014年8月之前,张波在深圳一家3D打印服务公司当行政总裁。在那之后,怀揣着梦想的张波回到湘潭并注册了自己的3D打印公司。他说,他的公司不仅仅要做3D打印应用服务公司,还要成为创新型3D打印机器研发制造产业基地。在他的蓝图中,他要努力让各种粉末材料可以在一台机器中兼容;要开拓出个性化的大众市场;要让3D打印在无人飞机领域更好地运用起来……

微访谈

记者:能为大家介绍一下什么是3D打印吗?

张波:3D打印技术以前叫“快速制造”。是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

它无需机械加工或任何模具,能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,缩短了研制周期、提高了生产率、降低生产成本。

记者:能简单介绍一下3D打印流程吗?

张波:设计者首先要根据产品的样子用专业的绘图软件绘制三维图形,这个文件必须是CAD文件。输入电脑后,机器会对其进行分层切片计算并形成命令。在粉末工作缸里,激光烧结、冷却之后,一个产品就完成了。

记者:你说3D打印是“个性化的小众市场”,这怎么理解?

张波:3D打印价格较高,制作时需要的时间也不短。虽然它不需要模具,但也不适合成批量生产。它比较适合这样的情形,即有人要制造特定的东西且数量不大,用模具制造不出来也不适合用模具。

记者:能说说3D打印相对于模具制造的优势吗?

张波:我想主要是体现在成本和时间上。打个比方,如果一个产品不合格,传统方式要修改图纸、模具等,前后加起来可能需要个把月时间。3D打印则只需修改图纸,然后直接再次打印即可。不论是时间,生产成本都大大降低了。

记者:那么,目前3D打印产品主要应用于哪些领域?

张波:在美国,应用得最广泛的是汽车行业。在中国,3D打印产品有艺术品、产品样品、模型、医疗行业器械、珠宝、巧克力蛋糕等,应用范围很广。

记者:任何一个事物都难免有“痛点”,你觉得3D打印的痛点在哪?

张波:我认为,3D打印的痛点有两个。第一,不论是机器还是材质,其成本都很高。因为成本高,打印出来的东西价格较为昂贵。第二,绘图是3D打印中的一个非常重要的环节。然而,会熟练使用专业软件的人不多。这么说吧,会使用绘图软件的人并不少,但是要熟练操作、绘制出美轮美奂的图纸,却是很难的,能做好的人不多。

记者:你率先提出将3D打印应用于无人飞机,能介绍一下吗?

张波:2012年,我的文章《快速成型技术及其在无人机上的应用》发表在杂志《无人机》上。3D打印材料密度比水轻,加之其无需模具、能打出复杂的零部件,适合用于无人机、机器人等高技术领域的零部件应用。

记者:目前已经运用到无人飞机上了吗?

张波:是的,我们公司打印的零件已用于无人飞机上了。客户将这架飞机开到了南极科考前线,他们还通过微信实时发给我一些照片,觉得很有成就感。(记者 谷桔)

来源:湘潭晚报

编辑:王碧莹

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