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可打印玻璃和新陶瓷?3D打印显得更有格调了

发布时间:2016-01-16 来源:中新网 157次浏览

3D 打印技术大家已经不陌生了,最近举办的 CES 2016 大会上,除了 VR,3D 打印也可谓一大热门。而在很大程度上,3D 打印能够产出的产品受到材料的制约,除了制造效率更高的 3D 打印设备,积极研发新的打印材料也是该领域的当务之急。

如果只是利用塑胶、树脂等原料来打印的话,已经是相当简单的事情,此外我们还看到有食物、金属、混凝土等材料的 3D 打印,不过即便如此,仍旧有不少材料“缺席”。首先值得一提的是玻璃,玻璃在日常生活中的使用率相当高,涉及的产品也是方方面面,但在 3D 打印领域中仍是一个空白,如今麻省理工学院媒体实验室(MIT Media Lab)终于研发出以玻璃为原料的 3D 打印技术。

这个技术的问世将会让玻璃制品的个性化定制变得简单易得,MIT 提到的玻璃打印技术是通过特别设计的加热窑环境与喷嘴来实现,用户可以利用这个技术来打印出各种形状的玻璃制品。但光是这样还是不能被市场接受的,因此 MIT 最近与 Pierre Thomas Brun 合作,借助流体动力学研发了“热熔玻璃缝纫机”技术,从字面上就不难理解,这个技术将会让打印出来的玻璃以螺旋状的形式存在,然后再进行“编织”构成更为复杂的模型。

由于在制作工艺上很像是用缝纫机将一条条线织成一块布,因此 Pierre Thomas Brun 才会以“sewing machine(缝纫机)”来给其命名。这种编织的方式打造出来的玻璃制品将会提供一定“整体柔韧性”,玻璃束越细,那么编织出来的产品柔韧性更强,如果与其他材质相融合的话,或许能够做成一种功能性相当不错的“服装”。

不过目前此项技术相比传统的堆栈式打印要昂贵不少,好在诸如 HP 这样的大公司已经开始着手玻璃 3D 打印的相关工作,未来将此技术普及化并不是什么大问题,成本降低也是迟早的事,毕竟这项技术还存在着改善光导纤维的制程与降低成本的优点。

除了玻璃 3D 打印,陶瓷打印也出现了新技术,话说陶瓷 3D 打印并不算是一个新名词,相比玻璃,陶瓷 3D 打印概念的出现要更早一些。传统的陶瓷 3D 打印运用的原理是用高压喷出瓷粉,然后利用黏结剂来将其制成特定的形状,最后进行窑烧完成整个制作流程。

这类陶瓷 3D 打印最典型的机型应该属于 HotEnd Works 公司的 HDfab 了,不过一个显而易见的缺点是,这种制作方法会在加热环节面临一定的失败率,其原因在于瓷粉的挤压密度不足,以及黏合度欠缺造成开裂,或是产生难看的裂痕。

陶瓷在航天领域中可以说有着相当广泛的运用,陶瓷 3D 打印技术的问世从一定程度上让航天制品的品质得到了提升,由波音与通用汽车联合出资成立的 HRL 实验室认为传统的陶瓷 3D 打印已经不能满足越来越高的航天级品质需求,经过大量的研究和实验,HRL 实验室研发出了一种由硅、氮与氧组成的新陶瓷聚合材料 (preceramic polymers)。

这种陶瓷 3D 打印材料制作工艺流程并不复杂,最重要的是加热过程中不会发生开裂,成品的表面和内部的结构都会相当的均匀和细腻。HRL 还对此种材料进行了强度和耐高温测试,发现它的强度比传统的陶瓷 3D 打印还要高 10 倍之多,可承受 1700 度以上的高温,不久前还与美国国防高等研究计划署签订合约,将该技术用于火箭开发、飞机、卫星或航天飞机等方面的零件制造上。

其实 3D 打印概念的提出已经有 25 个年头了,但是发展的脚步与人们的设想至今还是严重脱节,目前制约 3D 打印发展的因素主要是复合材料的开发以及材料与打印技术的相适应,而现在玻璃和新陶瓷 3D 打印技术的问世正在让这个问题朝着积极的方向走去,下一步应该考虑的,那便是如何做到一机多能,即一台 3D 打印机能够利用不同的材料来实现打印工作,而不是像现在这样需要一对一地研发专属打印机。

另外,继 3D 打印制出人体干细胞,有望实现器官移植突破之后,玻璃和新陶瓷 3D 打印也进一步说明了 3D 打印并不是某些人口中所说的只是一个大型的,没有科技深度的制模机,随着时代步伐的前进,3D 打印还会朝着更高的科技层次和人性化智能化的方向发展。

关键字: 3D打印 陶瓷
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