胡尔于1986年申请了专利,并成立3DSystems公司。“30年前发明这项技术时,我们觉得这对制造业来说是一个机会。”胡尔的合伙人、3DSystems公司总裁亚伯拉罕·雷切特勒(AbrahamReichental)对《财经》记者说,“现在,客户比我们还要积极,推动我们进行适用性研究。五年前,大部分客户购买设备用于设计;从两年前开始,有一半的客户用在了直接制造上。”
3D打印不需要模具,可以直接进行样品原型制造,因而大大缩短了从图纸到实物的时间。任何形状复杂的零件,都可以被分解为一系列二维制造的叠加。
这种快速制造的理念还衍生出多种不同的技术类型,除了SLA,常见的有熔融沉积造型(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、三维打印(3DP)等,其基本工作原理都是逐层增加材料,最终形成物件,因此,这些技术都被通俗地称作3D打印。
许多种“耗材”都可使用3D打印:沙子、人造橡胶、塑料、金属,甚至生物材料;3D打印的应用范围已经渗入生物医疗、航空、汽车、工业设计等多个行业,且仍在不断拓宽。“就连美国海军都购买了90台机器用于航空领域的研发。”雷切特勒说。
全世界的实验室里,正在实践一些更具雄心的想法:澳大利亚的研究人员加快了制造金属零件的速度,试制出打印汽车金属零部件的设备;意大利的一个研究团队正开发用于特种建筑的3D打印机,计划使用月球尘埃为材料,在月球上快速建造人类基地。
除了省去制造模具的成本以外,相比传统制造工艺,3D打印对材料的利用率也惊人。美国F-22猛禽战斗机大量使用钛合金结构件,如使用传统的整体锻造方法,最大的钛合金整体加强框材料利用率不到4.9%,使用3D打印利用率接近100%。
3D打印技术通过对金属材料的烧结或熔化,直接生成出金属零部件的发展趋势,让传统制造业感受到巨大压力。“如果在金属材料上得到广泛应用,3D打印就可能引领新一轮工业革命。”华中科技大学机械科学与工程学院教授张海鸥预测说。
中国研发曲折
颜永年的遗憾是,1988年错过了芝加哥的一次工业展览会,没能亲睹胡尔推出的世界第一台的商用3D打印设备SLA250。同事带回来一张SLA250宣传页,已令他唏嘘不已。
与材料成型打了半辈子交道的颜永年,发现固有的知识被彻底颠覆,当时在美国做访问学者的他,迫切想一睹这台机器的真容,无奈展览已经结束。
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