增材制造3D打印，从传统向未来进化

文/陈根

3D打印作为一种“增材制造”,与“减材制造”相对。对于现阶段的制造业来说,目前通常所使用的材料加工技术多为“减材制造”技术,即对原材料进行去除、切削、组装等加工,使原材料具备特定的形状并可执行特定的功能。而“增材制造”则直接将原材料逐层堆积成特定的形状,以实现特定的功能。

然而,传统的3D打印,却受限于用喷头喷出树脂,继而一层层堆叠起来的程序,导致打印效率并不高。一般打印一个物体可能需要几小时甚至几天。

用这种方法打印的材料,其精度受到喷头大小的影响——喷头大了,打印精度低;喷头小了,虽然能提高精度,打印速度也慢下来了。此外,这种打印方式导致层与层之间结合不太紧密。受到外力后,层与层之间更是容易松脱。

基于此,一家名为Carbon的3D打印创业公司开发了一种全新的技术,大大提高了速度。他们2015年发表在Science上的论文首次展示了这种技术,称之为连续液面生成(CLIP),能比传统的3D打印技术快上100倍。

但尽管解决了速度,却受到打印材料的限制。此外,CLIP的打印速度虽然有了大幅度提升,对于批量生产来说仍然不够。

现在,来自德国的一组团队,开发出了xolography,一种双色技术,通过不同波长的交叉光束线性激发,在限定的单体体积内诱导局部聚合,能在几秒内完成一次3D打印,比之前最快的技术也要快上十倍,并且保持高加工精度,达到25微米(仅不到头发丝直径一半)。

研究人员用一台具有复杂结构特征以及机械和光学功能的三维物体的体积打印机演示了这一概念。与最先进的3D打印方法相比,其技术展现出了乐观的应用前景。

事实上,作为一种制造技术,3D打印技术承载了人们对未来制造模式,是数字时代人类技术积累到一定阶段所孕育出来的新技术,在未来,传统制造的物理限制和空间限制将不再那么重要,设计、生产将更加扁平化、更加开放。