網(wǎng)易科技訊 11月22日消息痒蓬，據(jù)國外媒體報道，隨著3D打印技術(shù)的商業(yè)化，人們也在進行不斷創(chuàng)新捍椎，其應(yīng)用的材料和3D打印尺寸不斷擴大，打印的速度也更快赂燎，能夠造船飞熙、造橋、造房子向膏、甚至于造火箭豪纸。

圖示：Relativity Space正在使用大型連續(xù)焊接機器人制造太空火箭的零件

即便是制造一艘玻璃纖維的現(xiàn)代小船，也是一項漫長而繁瑣的工作逞迟。工人需要先制造出一個模具岩喷，并在模具內(nèi)部制作樹脂和玻璃纖維層。待結(jié)構(gòu)成型后再進一步打磨完成监憎。造這樣一艘船可能需要幾個月的時間纱意。不過，美國緬因大學的研究人員目前只花了72個小時就造出一艘8米長的巡邏艇鲸阔。他們的訣竅是巨大的3D打印機偷霉。

自從20世紀90年代3D打印機商業(yè)化以來，通常被工廠用來制造模型褐筛、噴氣發(fā)動機組件和牙套等小物件±嗌伲現(xiàn)在，新一代的超大打印機即將問世死讹，它們能夠制造出比以前更大的物體瞒滴，并以更快的速度打印出來。

3D打印巡邏艇是美國陸軍項目的一部分赞警。美國緬因大學的團隊與位于田納西州的橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)進行合作妓忍，后者幫助開發(fā)打印流程，而位于伊利諾斯州的Ingersoll機床公司則制造出3D打印機愧旦。緬因大學認為世剖，對于造船這一緬因州常見的行業(yè)而言充贿，大型3D打印機將大幅削減制造新船的成本和時間。

規(guī)模很重要

一般來說菲贝，3D打印機能打印出的最大物體是由打印機本身大小決定的差炮，但市面上大多數(shù)3D打印機并不比家用冰箱大多少。多年來威跟，工程師們想出了各種方法來擴大規(guī)模戴砍，比如把打印裝置安裝在外部支架上。但結(jié)果往往是設(shè)備行動緩慢且打印不精確往茄，制造出的東西需要大量繁瑣的人工再加工枯邓。

美國緬因大學開發(fā)的打印機克服了規(guī)模問題，其將3D打印機的噴嘴懸掛起來乘占，其中噴出的熔融熱塑性樹脂掰媚，含有碳纖維。在計算機的控制下笔畜，噴嘴水平移動习棋，一層一層地向上構(gòu)建所需對象。每一層完成后呐粘，噴嘴稍微升高满俗，在其上沉積另一層，直到物體被打印完成作岖。

緬因大學的打印機能夠以每小時70公斤的速度擠壓材料漫雷，目前可以制造30米長，7米寬鳍咱，3米高的東西，而且可以通過建造一個更大的龍門吊來增加制造物體的尺寸与柑。配置噴嘴的機械臂也可以安裝自動銑削頭等加工設(shè)備谤辜，從而對打印出的物體表面進行精細打磨。

圖示：美國緬因大學的3D打印船

緬因大學還正在試圖改變合成材料的性質(zhì)价捧，使其生產(chǎn)過程更加環(huán)保丑念。項目負責人之一的哈比卜·達格（Habib Dagher）表示，他們的目標是用一種含有50%木制品的材料來完成3D打印结蟋，這將產(chǎn)生一種強度和重量與鋁相當?shù)?a target="_blank" class="mmstipz2" href="http://www.atkqc.com/hotspot/composite-processing/">復合材料脯倚。隨著進一步的研究，項目小組希望以每小時230公斤的速度打印材料嵌屎。研究人員最近還使用纖維素纖維和一種由玉米制成的樹脂來打印用于建造船只屋頂?shù)哪＞哐炝鳌榱耸股a(chǎn)過程更加環(huán)保，這個模具可以回收滴督，材料可以得到再次利用址靶。

只需按下“打印”

橡樹嶺能源效率主管克雷格?布魯(Craig Blue)表示咨桶，制作模具和生產(chǎn)工具將是大尺寸3D打印技術(shù)的一項重要工作。模具制造之所以昂貴有兩個方面的原因乔盹。首先制造模具需要專業(yè)技能椎敞，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品往往是一次性或者是小批量生產(chǎn)，所以沒有規(guī)模經(jīng)濟效益叨剧。然而配籽，對于3d打印機來說，制造一件或多件物品的成本大致相同秩旬。

3D打印還有其他優(yōu)勢飞席。例如，承包商使用橡樹嶺國家實驗室的系統(tǒng)來打印混凝土鑄件的特殊形狀模具惊也。通常券雕，這種模具是由熟練木匠用木頭制成，只能維持三到四次澆筑统台，所以建筑工人們需要很多這類模具雕擂。但是布魯表示，3D打印的模具由碳纖維增強塑料組成贱勃，能夠承受至少200次的澆筑井赌。

橡樹嶺國家實驗室也在研究直接打印混凝土結(jié)構(gòu)的方法。建造大型3D打印平臺的可行性表明贵扰，打印摩天大樓和其他大型建筑最好不要一次性完成仇穗，而是逐步完成較小部分再進行組裝。在工廠控制條件下打印預(yù)制混凝土構(gòu)件戚绕，然后現(xiàn)場組裝纹坐，更適合復雜的建筑結(jié)構(gòu)。這也是中國清華大學的徐偉國和同事采取的方法舞丛。他們用一對機械手臂擠壓混合了聚乙烯纖維的混凝土耘子，打印出預(yù)制構(gòu)件，然后組裝成橫跨上海一個工業(yè)園區(qū)池塘的26米人行橋球切。

這座人行橋是根據(jù)建于公元600年左右的趙州橋建造的谷誓。復制橋的打印時間為450個小時，與緬因大學打印出船的時間標準大致相當晃烟。但無論是與趙州橋的10年建造時間相比蕾崔，還是與現(xiàn)代建筑工地的建設(shè)速度相比，都顯得非炒浔快氧蔼。研究人員估計，3D打印橋梁生產(chǎn)成本大約是傳統(tǒng)混凝土澆筑橋梁的其三分之二。

其他形式的3D打印也變得越來越大常迹、越來越快侈吨。美國伊利諾斯州西北大學的查德·米爾金（Chad Mirkin）和他的同事們提出了一種他們稱之為“高速大尺寸3D打印”（HARP）的技術(shù)。他們的原型機可以打印出四米高奖卒，橫截面接近一平方米的東西均膛，主要是通過把固化物體從一個淺的液體聚合物池中拉起實現(xiàn)的。

這種3D打印機擴展了現(xiàn)有的一種3D打印方法淘巩。在這種方法中服英，設(shè)備首先將液體聚合物裝在帶有透明底座的容器中，并將要打印物體的紫外線圖像投射到基座上層遇穷。接著打印機觸發(fā)的化學反應(yīng)會在基座正上方固化相應(yīng)的一層聚合物探橱，使其凝固成投射光線的圖像。第一層附著在從上往下放入液體的工具上绘证。當工具被抬起時隧膏，它將打印的第一層從池中抬起，以允許從下面添加后續(xù)層嚷那。

HARP技術(shù)的創(chuàng)新之處在于有一層油膜流過透明基座胞枕。研究人員說，這種油就像“液體特氟隆”魏宽，可以防止聚合物層粘在基座上腐泻，還可以消除固化過程中產(chǎn)生的熱量。結(jié)果是3D打印機可以運行得比以前快得多队询。米爾金說派桩，它可以在幾小時內(nèi)打印出成人大小的物體。使用這種方法的傳統(tǒng)3d打印機則需要幾天時間蚌斩。

HARP技術(shù)可以大規(guī)模打印各種材料铆惑，包括數(shù)百種軟硬不同的聚合物。它還可以印刷含有碳化硅等材料的樹脂送膳，從而加工成耐磨耐熱陶瓷鸭津。由所有這些材料制成的部件可能用于從汽車、飛機到建筑物等各種產(chǎn)品旁核。米爾金與人合作創(chuàng)辦了一家名為Azul 3D的公司，將這一過程商業(yè)化仿扩，預(yù)計第一臺HARP打印機將在18個月內(nèi)上市极求。

打印金屬

然而，3D打印面臨的最困難任務(wù)是打印大型金屬物體种鳖。其主要方法是用激光或電子束熔化金屬粉末并逐層構(gòu)造惹你。為了防止金屬粉末氧化、被空氣中的雜質(zhì)污染，甚至于爆炸糊扑，這個過程需要在一個充滿惰性氣體的空間里進行添毒。擴大其規(guī)模很棘手，而且會非常昂貴樟闽。

然而植西，3D金屬打印也在擺脫空間的局限性。實現(xiàn)這一目標的方法之一是部署大型機器人笨扁，裝備各種型號的金屬惰性氣體焊機宫屠。這種焊機的工作方式是將金屬絲制成的犧牲電極通過焊槍的噴嘴。金屬絲的一端連接電源滑蚯，另一端連接接地工件浪蹂。當焊槍靠近工件時，焊槍表面與金屬絲之間形成電弧告材。電弧產(chǎn)生的熱量使金屬絲和鄰近的金屬熔合在一起坤次。在此過程中，焊槍將氬氣等惰性氣體吹過焊縫進行保護斥赋。

要將焊槍變成3D打印機缰猴，機器人需要在同一區(qū)域連續(xù)焊接，形成一層又一層的金屬灿渴。荷蘭3D打印公司mx3d使用這種方法來制造各種金屬物品÷宀ǎ現(xiàn)在問世的有一輛鋁制的輕型自行車和一座12米長的不銹鋼人行橋。

洛杉磯Relativity Space公司正在使用大型連續(xù)焊接機器人來制造太空火箭的部件骚露。每個機器人的手臂上都有一根鋁合金線蹬挤，連接到末端的打印噴嘴。打印噴嘴使用高溫等離子電弧熔化金屬絲棘幸，并在電弧周圍吹入惰性保護氣體锤塘，將金屬絲分層沉積。

Relativity Space公司表示问乌，3D打印的火箭比傳統(tǒng)的火箭制造速度更快伦够，零部件更少。這家公司期望第一批火箭將被用來發(fā)射衛(wèi)星寂齐，但它希望最終使用其生產(chǎn)系統(tǒng)Stargate在火星表面打印出一枚火箭绅厘。談到3D打印的能力，似乎連太空都不是極限肃逐。（辰辰）

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