手工艺术迈入数码时代

Reuters

直到不久前,三维打印机还是高科技企业和职业人士的御用品,而现在它已经走入大众的生活。在很短的时间内,只需很少的费用就能制造出一个物体原型,令这一技术开始走俏。

此内容发布于 2013年09月17日 - 11:00
瑞士资讯swissinfo.ch

“来杯冰水!”飞船船长柯克很快就得到了他想要的东西。飞船上的复制机什么都可以制造:包括食品,只要所有化学成分都被存储在数据库中就可以。

难道这只是纯科幻影片中的场景?诚然要想利用存储的数据文件复制水和冰块,还需要科研人员们走很长的路,而玻璃杯的制造在今天已经不成问题:一个三维打印机就可以做到,比如2X复制器,这一代号是为了纪念那一有关飞船的著名星际电视连续剧。

然而对于一般人来说打印玻璃还为时尚早,虽然有一种所谓的选择性激光技术已经可以生产出玻璃和金属制品,但是这也不是每个人都能做到的事,普通人最好先从树脂3D打印机开始用起。

曾几何时,3D打印机还是电脑爱好者和技术发烧友的高级玩具,今天未来研究人员们已经开始设想:人们利用3D打印机在家生产日用品,甚至武器。

“无中生有”

“在传统工业中,人们用原材料进行生产,而我们则完全逆其道而行,”伯尔尼州Zedax 股票有限公司总裁Lucien Hirschi这样说。

2005年他组建了他的公司,是瑞士最早的3D打印机公司之一。具体地说他是在实验室中从事添加剂光固化快速成型技术。

我们来的这一天,这位年轻的企业家刚刚得到了一个高级品牌手表的样品,他对设计稍加改动之后,启动了打印程序。

虽然看起来像一场儿童游戏,但是在实际操作中还是会复杂一些。“人们经常忘记要做的第一步是编程,如果没有3D设计,就必须对原件进行扫描。这需要更多时间。一般情况下,在电脑中从头设计比扫描原件要简单。”

打印程序开始,喷嘴在平面上快速运动,每一层打印结束之后添加约16美光的树脂层。几分钟之后开始打印我们在电脑屏幕上看到的玻璃表面和金属表壳。

37分钟后,我们可以从屏幕上看到这一树脂模型基本成型。现在只需去掉保护膏,将成品放在另一个机器上剖光,完成!这一树脂复制品就是我们在电脑上看到的3D模型。

各种科技

目前市场上存在着各种形式的“快速成型”技术。走入大众的3D打印技术使用的是熔融沉积成型原理,这是上世纪80年代末研发出的技术。

这些可以打印小物件的机器,将原材料融化,并使用热塑聚合物将电脑中的3D模型在一个平面上打印出三维的成品。

感光聚合物技术是将物体的数据分成“小块”,然后一层层发送给打印机。物体在塑料熔液中形成。激光束只聚合需要变硬的部分,最后整个物体还将被固化。

选择性激光烧结技术是利用一种高效的激光让粉末的颗粒融合的过程。也是分层工作,直到物体成型。可以使用各种成分的粉末(热塑塑料、金融、沙粒)。这一方法可以制造出传统工业无法制造的比较复杂的金属物体。

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形状无拘束

最新一代的打印机甚至可以将各种不同的树脂混合在一起,目前市场上共有约50种树脂,这些树脂有着不同的颜色和硬度。

而且还能做出任何一种形状,这种新科技的另一优势是高速。“我们制作一个产品最多需要三天时间,” Lucien Hirschi说,他的大部分顾客来自钟表制造业。

“当一个企业的负责人无法在新式样的五种不同款式中做出抉择,这时候如果有一个样品拿在手中,比看设计图要容易得多,这样能够缩短做决策的时间。”

何况制造一个三维样品比正常途径要经济实惠,一块手表玻璃所需费用在100-150瑞郎之间。

也有顾客制作一些“简单的”物件,比如说某种机器的零部件。因为需求不大,所以不值得批量生产。Hirschi表示:“都是些单个物体,这种技术不适合大批量生产。”

进化而不是革命

3D打印实验室的Fab Lab老板Gaëtan Bussy说:“目前3D打印机无法替代传统工业,而是对其进行了重组。”至于美国总统奥巴马在今年2月的一个讲话中所说的“革命”,Bussy表示用“进化”更恰当。

“某些材料的三维打印尚不可能,”他强调:“但是这种技术能够制造出特别复杂的东西并改变人的思路,这一点不容置疑。”

“20年前,当人们要打印文件的时候,都会去打印中心。现在家家都有打印机,因此打印中心必须专业化。现在的三维打印机可能也会经历同样的发展历程。”

Fab Lab

Fab Lab这一名称是英语"工厂,实验室" ("Fabrication Laboratory" )的缩写。这一位于纳沙泰尔的制作室,为顾客提供各种生产数码产品的机器,比如三维打印机和激光切割机等。

波士顿麻省理工学院于2001年最早建立了一个该类制作室,瑞士的第一家类似机构于2011年在卢塞恩开放。

Fab Lab在形式上的特点是公开与合作,任何人都可以利用这一制作室,而每个人都被要求将自己的技能分享给其他人。 

这一系统最大的优势是跨学科交流,这还要归功于网络不受地理位置限制的优势。

从促销者的角度,这一实验室有可能在基础上改变市场理念,每个人都可以自己生产日用品,或者将产品个性化。

同时能够缓解那些远离工业中心的偏僻地区的生产困难。Fab Lab目前正在参与一个由纳沙泰尔高等专业学校的科研小组EDANA在坦桑尼亚从事的水利项目。

这一项目的目的在于,在当地制造急需的电子建筑元件。

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进入民众

3D打印的打入民众已经于几年前另一种三维打印机的专利到期时就开始了。今天500瑞郎就可以买一台3D打印机,当然打印出来的效果与那些几十万瑞郎的专业打印机无法比拟,但是打印一些有创意的数码物件或者满足一些小企业的需求是绰绰有余的。

François Pellet和他的妻子Anne-Sylvie认识3D打印技术纯属巧合。“我妻子是做巧克力的,我是测量员,我希望能够帮助她。她需要木质模子做块状巧克力。我们设计出了模子的具体花样,但是我们问遍了许多木工,却无人能做出这么精细的花纹。”

经过在网上的寻找,我们找到了Fab Lab实验室,那里任何人都可以用不多的钱,使用现成的材料打印3D产品。

“我用一个U盘带去了设计草图,开始我想用3D打印机,后来发现激光切割机效果更好。做出来的模子非常完美,用3D打印机应该也行。只是做出的塑料模子对于每天连续使用还是不够结实。”

但是这对夫妇受到了Fab Lab打印中心的启发,他们决定在今后的几个月做出更多别出心裁的巧克力模子。

“我们还需进行测试,技术上应该可以做到。我做出3D草图,用3D打印机打印出成物,注入巧克力,做出不同形状的巧克力,”Pellet说。

电视剧中的柯克船长一定感到嫉妒,因为就算在戏中,他也无法在他的飞船中享受到用3D打印机制作的模子里出来的巧克力。

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