3D打印未来会终结数控机床吗？
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3D打印未来会终结数控机床吗？
编者按：单单依靠3D打印技术是绝对不能统领装备制造业的“武林”，多元化的生产单元才是未来发展的大势所趋。只有融合了两者间的优势，满足各种复杂产品的加工需求，做到博采众长，才有可能成为未来市场的主宰。
　　依靠独树一帜的制造风格，最近这两年技术发展迅速。一些深耕在该领域中的人更是大放豪言：未来的市场是属于的，有朝一日终究会完全取代数控机床的地位，独占装备制造行业的鳌头。本文引用地址：　　1、3D打印的优势　　在笔者看来，速度快、高易用性是促使3D打印流行的主要原因。传统的制造方法是多维加工，而3D打印对于复杂零部件加工具有极大优势——它实现了首件的净型成形，大大减小后期辅助加工量，避免了委外加工的数据泄密和时间跨度。而且由于制造准备和数据转换的时间减少，单件试制、小批量出产的周期和成本降低，特别适合新产品的开发和单件小批量零件的出产。　　对于复杂零件的加工，3D打印拥有不可比拟的优势　　2、3D打印的不足　　3D打印的不足 那么仅仅依靠上述的优势3D打印就能成为市场的主流?答案不言而喻，打印材料的限制，与数控机床相比较长的生产周期，无法大批量生产以及生产过程中材料的浪费，机器成本之昂贵都是限制3D打印进一步发展的关键问题。　　目前3D打印在金属加工领域，仅可实现或能被称为“分层铸造”的工艺，无法完全实现上述工艺所能达到的性能指标。未来随着3D打印技术的进步和材料科学的发展，或许能从激光能量控制、冷却手段或者其他液-固手段实现对一些指标的控制，但目前来看尚十分遥远。　　在加工效率及产品刚性上，数控机床目前不可取代　　3、3D打印与数控机床的结合　　3D打印与数控机床的结合 那么，3D打印和数控机床有没有携手的可能性呢?知名大厂已纷纷做出尝试。德马吉最新研制出一台融合激光烧结3D成型和高速五轴铣削的复合加工机床。该机床融合了3D粉末喷嘴进行材料叠加和激光熔融，以及五轴铣削，可以从无到有，加工完成一个零件成品，大大弥补了传统数控机床的不足。　　三菱和Matsura公司合作研发出激光熔融及高速铣削复合3D机床(LUMEXAvance-25)，该机床主要针对精密模具加工，其加工工艺为：10次铺粉+激光烧结循环之后，进行一次高速精密铣削。每次铺粉厚度为50μm，工作台随之下降50μm，如此循环，最终完成对复杂零件的加工。尤其适合EDM无法完成的深薄壁零件、电子零件、人体植入件的加工，与传统加工相比，从设计到加工，可以节省60%的时间。　　大隈、马扎克等知名企业也提出了各自对未来机床的假设。模块式的生产是大家共同认同的趋势。所以在笔者来看，单单依靠3D打印技术是绝对不能统领装备制造业的“武林”，多元化的生产单元才是未来发展的大势所趋。只有融合了两者间的优势，满足各种复杂产品的加工需求，做到博采众长，才有可能成为未来市场的主宰。
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未来工业由它创造 3D打印前景在哪里
作者：中关村在线 李刚
第1页：3D立体打印机的杰作　　【中关村在线办公打印频道原创】最近看到一则新闻：《维也纳大学公布世界最小的3D打印机》，据报道这样的3D立体打印机能够制造一些树脂的小型模型等物件。而关于3D打印机的新闻，这其实并不是第一次听到，从早期的大型打印雕塑的3D立体打印机到生物细胞打印机、到现在小型化的3D打印机，现在看来，3D打印机已经不是什么稀罕设备了。可是，你了解这种打印机吗？它们能用来做什么呢？未来前景在哪里？
世界最小的3D打印机
●3D立体打印机的杰作
　　先来看看目前3D打印机的杰作吧！其实早在20世纪初，已经有人发明了3D立体打印机，其基本原理是利用特殊的耗材（胶水、树脂或者粉末等）按照已经由电脑设计好的三维立体模型通过特殊的3D打印机进行分层打印，这样可以实现复杂的结构模型和特殊材质的立体组件的加工，与我们所熟悉的纸面平面打印有较大的不同，3D立体打印是在同一个平面进行垂直打印固体，从而形成特定的形状。
可“打印”固体建筑的3D打印机
3D打印机输出的复杂结构模型
& 美国推向市场的3D打印机推向市场&&&&&输出的立体物品
& && &&3D食物打印机&&&&&&&&&&　　&&可以一层层打出美味佳肴
3D打印机制作的横笛
3D打印机制作的自行车
&3D打印机制作的内衣 机器根据电脑“蓝图”“打印”出圆形尼龙薄片
科学家正根据病人的细胞样本采用专用3D打印机制作人体器官组织
3D打印机正在工作中（耗材是树脂）
　　看了以上由3D打印机输出的作品，你有什么感受呢？是不是觉得3D打印机非常神奇，能够实现非常复杂的成品输出。现在看来，3D打印的应用趋势还没有特别明朗，而我们所能看到的是，3D打印机在建筑设计、食品制作、微型模型、复杂结构、零配件、趣味模型等领域已经有了一定的应用，通过3D打印机能将电子化的三围模型快速变成成品，缩短了模具开发的周期，节省了成本，在建筑设计、小商品设计、制造业是非常有意义的应用。目前3D打印机成熟的产品有哪些呢？
第2页：3D打印机产品有哪些？
●3D打印机产品有哪些？
　　从市场了解得知，在国外市场，3D打印机已经是一类比较成熟的设备，按照输出物体的大小和材质不同，有小、中、大型等不同类型的立体打印机，价格也不一，这种打印机还有一个名字：快速成型机，也就是说3D打印机是为了快速形成特殊结构的物体所设计。
　　该类设备有几个特点：体积小、速度快、价格便宜、易用性高，在珠宝首饰、鞋类、工业设计、建筑、汽车、航天、牙科及医疗方面都能得到广泛的应用。
　　其基本原理是：在打印成型的区域喷出一层特殊胶水，然后在胶水上层喷洒一层固体粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型。
市场上的不同的3D打印机
已经在市场上销售的3D打印机
已经在市场上销售的3D打印机
已经在市场上销售的3D打印机
已经在市场上销售的3D打印机
3D打印机输出的微小模型
& 3D打印机输出的微小模型
　　目前市场上的3D立体打印机主要是为了快速输出立体模型而设计的，包括一些特殊的结构（难以手工或机械工具完成），材料以泥沙、食物、树脂等可塑性的材料居多，还无法实现金属、木质、石头等可塑性不太高的物品加工，未来可能成为3D打印机发展方向之一。
第3页：3D立体打印机未来前景
●3D立体打印机未来前景
　　我们熟悉的激光和喷墨打印机由控制组件、机械组件、打印头、耗材、介质等众多复杂结构才能实现打印，3D立体打印机也不例外，在进行打印之前，需要在电脑上设计一个完整的三维立体模型，然而才能通过打印机进行输出，这样看来，似乎可以用打印的物体太多太多了，理论上，我们所能看见的几乎所有塑料制品都可以用打印机来进行生产，如果能突破原材料、成本、工艺、生产能力等限制，3D打印机在日用品市场将有可能掀起一场新的革命，不再局限于设计制造业为了节省开发模具进行样品制作这一应用。
由3D打印机制作的魔兽模型
　　现代社会中，人们对个性化的要求日益提高，对个性化装饰的需求也在增加，如果在家里能摆着自己设计和制作的玩偶，将成为一件非常拉风的事情。这时，微型的3D打印机就能够帮上忙了，而前提是3D打印机已经足够普及。
微压电技术建造微型生产车间构想图
　　喷墨打印机领域中，微压电打印的鼻祖爱普生曾经提出过这样的设想，未来的大型工厂可能被小型的打印机所取代，这样的设想的前提是，打印机能取代机床、人力组装等复杂工序，一体化的进行设备铸造。据一个简单的例子，我们都知道电脑主板有好几层，每一层都有不同的电路设计，如果利用3D打印机（喷射特殊材质）通过打印来进行分层打印，要比现在主板和电路生产节省大量的人力物力。
　　目前来看，微型车间还是一种构想，而人类只有不断的研发新技术和新材料，就有可能让构想成为现实，这也是3D打印机的一种应用，大幅度节省人力和资源，能够对地球和环保做出极大的贡献。现在看来，3D立体打印机还只是发展的最初阶段，后续的路还很长，而这一方向现在看来似乎是值得我们肯定的，下一个工业革命也可能有3D打印机而爆发。
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3D打印的未来：取代几乎所有的制造业？
　　北京中华世纪坛数字博物馆，观众在看3D立体雕刻打印机。CFP供图
　　在北京市计算中心的一间办公室里，一台灰色机器在黑暗中嗡嗡作响。这个差不多有办公桌大小的家伙，看起来像个笨头笨脑的旧式洗衣机。其中的工作台和喷头，就像我们看牙医时张大嘴巴露出的牙齿，呆呆地冲向前方。
　　可是，当这个笨拙的&大嘴巴&合拢起来，只要轻轻按下&打印&键，过上一两个小时，它就会像机器猫的神奇口袋那样，吐出各式各样的稀奇玩意儿：同等比例的人体牙床，有12个齿轮的多边仪器，柔软的运动鞋底，坚硬的头像雕像&&如果你愿意，它甚至可以吐出一座原模原样的迷你版&大觉寺&！
　　这是一台来自的3D打印机。目前，这一技术已经实现了打印出一部分建筑外墙、味道堪比鲜肉的人造猪肉，甚至是人体毛细血管。这项只有25年历史的技术也被的《经济学人》周刊评价为，将&与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现&。
　　&3D打印机将来不是要取代某一个制造业，而是要取代几乎所有的制造业。&作为世界首个公布3D打印机开源数据信息的科学家，英国工程学家阿德里安&鲍耶对青年报记者表示，&未来你想要什么，只需下载图纸，按一下&打印&键，就可以去喝咖啡听音乐了，剩下的所有事，请统统交给打印机。&
　　要是所有模型都能用打印机打出来，那可就好了
　　虽然所学的专业是机械设计，工程师向磊却能像个魔术师一样，变出庄严肃穆的大雄宝殿、惟妙惟肖的无量寿佛&&他只需要走到这台价值100多万元人民币的3D打印机前，轻轻按下&开始&键。
　　不过在此之前，他还要绘出可供3D打印机识别的&图纸&。这种存储在电脑里的模型图，展示了被打印物体的精确数据。如果想要做出一个实际中存在的物体，只需要通过一个长得像电吹风机的扫描设备，就可以将其转换成电脑屏幕上的模型图。
　　接下来，再将&图纸&发送到3D打印机上，就可以等待立体打印品的出炉了。这一过程依托的是发明家恰克&赫尔创立的&光固化快速成型术&。1986年，他提出可以通过逐层叠加薄层，利用紫外线固化后形成固体模型。
　　当时恰克只有47岁。这位费时费力做模型的发明家，冒出这样一个主意要是所有模型都能用打印机打出来，那可就好了！
　　如今，这已经不是遥不可及的事。一旦接到指令，大嘴巴模样的打印机就会立刻亮起光来，隔着透明罩的内部工作台上的UV灯放射出紫外线。与此同时，8个比绣花针针头还小的打印喷头来回移动，每个喷头上面有60个小孔，像打水枪一样向工作台上喷射着一层又一层的液态打印材料，先进的机器可以达到每层最薄的只有0.025毫米。
　　这些打印材料装在汽油桶大小的容器里，它们决定了成品的质地。目前的3D打印技术大多使用的是树脂、尼龙、塑料或者石膏材料。但实验室也传出越来越多的成功案例，包括支持钛、不锈钢或沙土材料的打印技术。这么一来，打印飞机、汽车甚至是可以居住的房间，都不再遥远。
　　由于对光敏感，在紫外线灯照射下，刚刚喷上的液态树脂会迅速固化，就这样一层层累积变成固体。在原本已经空着的部分，喷头会喷上可溶于水的支撑材料。
　　就这样来来回回一层层地累积，不断下沉的工作台上面会积出一个树脂模型。这时候工程师回到这间小屋，从&大嘴巴&里取出这个模型，到隔壁的阳台上用高压水枪冲洗掉附着在模型上面的支撑材料，就这样，不管图纸上的模型有多复杂，3D打印机都能忠诚地打印出来。根据模型大小不同，整个过程大约会花掉两到数十个小时。
　　未来3D打印技术就像傻瓜相机一样，人人都会操作
　　为了让更多人明白3D打印技术的原理，身为专利拥有者的赫尔还特意拍了一部短片。短片里的他还是黑白参差的头发，坐在贴满计划书的书桌前，背后还有一个听筒粗大的老式电话，严肃地说：&我们正在研发一种技术，能够把你在电脑屏幕上看到的图像迅速转化成实体。&
　　跟北京市计算中心略显笨重的3D打印机不同，赫尔的打印机如同一个咖啡机，白色的激光针头像一支削尖了笔头的铅笔，对着装满蓝色液体的杯子来回移动，发出滋滋的声音，过不了一会儿，如同魔术一般，一个成型的立体小杯子从蓝色液体里面浮出水面。
　　&等会儿，这短片拍摄于&&25年前？！&在这则视频短片底下写着这样一条留言。&原来3D打印在25年前就实现了？&
　　事实上，实现3D打印实体的技术还有许多。除了赫尔提出主流技术光固化快速成型术，还有熔融积沉成型术、选择性激光烧结术等。只不过长久以来，由于成本高达数万甚至数十万美元，这项技术只是小范围地运用在工业产品设计上。
　　2004年，还在英国巴斯大学教书的阿德里安看到了这项研究。这位热心人士趁着课余时间写了篇文章，发表在巴斯大学的网站上，希望有人能够普及推广这项技术。
　　&我本来只是想告诉大家，这里有个好主意，结果我在学校路上遇到的每个人都对我说，为什么你不做呢？&阿德里安一边冲着咖啡，一边笑眯眯地告诉中国青年报记者， &后来我想了想，那我就来试试吧！&
　　在他的领导下，一项叫做Reprap的3D打印项目在2006年诞生。这个项目的含义就是&实现自我复制打印&，设计者希望通过&自我复制打印&，让世界上更多的人拥有3D打印的能力，&只要一个人买了一台Reprap机器，它可以自我复制第二台、第三台甚至更多，送给这个人的朋友，最后大家都可以用得上3D打印机&。
　　他用生物学家的名字称呼自己的机器，第一代机器叫做&达尔文&，后来还有&孟德尔&和&赫胥黎&，&生物是一个自我复制繁殖的过程，我们也是&。
　　虽然阿德里安创办了公司，但这个教书匠似乎并没学会商人的精打细算。他花了好一会儿时间才听明白关于销售利润的提问，然后迟疑地回答：&我们本来就没有打算要赚钱！&
　　他说，应该让更多人接触到3D打印这项技术，参与到这场变革中。阿德里安开源了3D打印机的数据，任何人都可以在他的网站上获得相关信息。
　　现在，阿德里安的技术已经实现了相对低成本。相对于北京市计算中心购置的100多万元人民币大设备，他的设备只需要300美元（折合1892元人民币）。尽管如此，他依然不满意，因为目前组装设备的技术只有专业人士才能做到，&以后的技术应该像傻瓜相机一样，人人都会&。
　　&好多人问我什么时候这些愿望能够实现，我和这地球上其他的70亿人一样想知道答案。&阿德里安说，&我已经老了，我没办法也没有精力继续我的研究。可我发自内心地相信，这项充满生命力的技术，普及的那一天一定会到来。&
　　伟大发明所能带来的影响，在当时那个年代都是难以预测的，3D打印机也是如此
　　阿德里安梦想实现的这一天，也许比想象中更近。现在只要变换打印材料，就可以打印出不同材质的东西，五花八门的成果层出不穷。
　　&如果你有设计图，现在也有建筑打印机可以为你打印出一个小房间，只不过目前能实现的最大尺度只有5米左右，那房子估计有点窄。&阿德里安打趣地说。
　　颇为知名的3D建筑打印机是由发明家恩里科&迪尼推出的，它有6米长、6米高，比一般的3D打印机都要大。&除非打出小部件然后拼接，否则3D打印机总要比所打设备更大，这是它的一个缺点。&迪尼说。
　　跟其他3D打印机基本原理一样，它也是通过一层层累积打印材料，把电脑上的虚拟图像变成固体实物。只不过建筑打印机打出的并不是只有0.025毫米的薄层液态材料，而是厚达50毫米的沙土，固定后可形成立体建筑。
　　迪尼打印建筑的过程并不需要混凝土，而是普通的沙土和特殊的无机粘结剂，通过喷头逐层喷射混合，构成坚固的墙壁，建筑里的空间也喷满了沙土，但没有喷射粘结剂，所以当混合过粘结剂的沙土构成建筑形态后，这些没有参与构造的细沙会自动脱落，可以留给下一次建筑循环利用。
　　迪尼已试验打出了一部分建筑外墙。他还研究着如何把打印材料变成月球尘埃，一旦成功，今后人们就可以在月球上快速建造基地。
　　不过，到目前为止，3D打印依然是一项成本高昂的烧钱投资。按照北京市计算中心的打印规格，每1克的成品大概报价100元人民币左右。怀抱着&打印房子&梦想的迪尼，早已经被滚雪球似的债务问题缠身。
　　&伟大发明所能带来的影响，在当时那个年代都是难以预测的，1750年的蒸汽机如此，1450年的印刷术如此，1950年的晶体管也是如此。&《经济学人》评价道，&我们仍然无法预测，3D打印机将在漫长的时光里如何改变这个世界。&
　　阿德里安喜欢跟人这样举例：30年前，我想举办一个派对，需要印很多请柬，我只能去工厂，当时打印机很有限，但是现在几乎人人家里都有打印机，自己在家就能做请柬。当3D打印机可以进入普通人生活的时候，许多愿望就可以自己实现。
　　&在不久的未来，也许我们可以拥有一个没有工厂、没有商店的世界，大家都是设计师，人人都是制造商，只要身边摆一台3D打印机，你就可以得到你想要的东西。&阿德里安说。
责任编辑：梁宏
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