举例说明,一组小齿轮(普通直齿圆柱齿轮),材质为ABS塑料,全重大约200g,用CNC加工手板大概多少钱?要多长时间?如果用3d打印或SLA激光成型大概要多少钱?要多长时间?
工作原理与普通打印机无异,只是打印材料不同
由成龙主演的电影《十二生肖》有这样一个情节:被盗走的国宝十二生肖头像数据被电脑扫描后,一模一样的兽首就可以从一台神奇的机器上制造出来。——这个情节简单地介绍了3D打印的流程,看上去似乎很简单,并没有什么特别。
3D打印机究竟是什么原理呢?它和传统打印机有何区别?和雕刻技术又有何不同?
说起它的原理,其实一点都不复杂,其运作原理和传统打印机工作原理基本相同,也是用喷头一点点“磨”出来的。只不过3D打印它的喷的不是墨水,而是液体或粉末等“打印材料”,利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,Z终把计算机上的蓝图变成实物。
对此,中科院广州电子科技有限公司的技术人员王宏伟把它比喻成切西瓜和叠西瓜的过程,“你可以想象一下,这里有一个西瓜被电脑扫描了之后,它的身高、体重、三围都有很详细的数据了,然后在根据这个数据把西瓜分割成无数个薄薄的横截面,3D打印机就是把这些无数个横截面叠加成一个西瓜的过程。”
3D打印过程就像切西瓜和拼西瓜
这里的“西瓜切片”要比我们实际所见的西瓜片薄很多,据王宏伟介绍说,目前根据使用材料的不同,3D打印的切片Z薄的达到16微米,也就是0.016毫米,相当于比我们头发直径的一半还要薄,用肉眼是看不到的。如此精细的工艺,还主要集中在3D制造工艺相对成熟的国外产品上,而国内3D打印机的切片厚度通常都在0.178毫米以上。
当然,如此轻薄的切层,想要堆积起来并不是一件容易的事儿,目前实现堆叠薄层的技术也多种多样,王宏伟简单地介绍了两种技术方法:“有一种叫立体光刻,比如以色列的Object公司3D打印机,就是将一层极薄的液态塑料物质喷在铸模托盘上,然后经紫外线处理,托盘依次下降极小的一层,以供下一层堆叠上来。因为这种技术要求非常精细,因此生产出来的样品不需要打磨,表面就非常光滑。”此外,王宏伟把常用的“熔积成型”比喻成“挤牙膏”:“牙膏管的口就类似3D打印机的喷头,牙膏就类似3D打印的原材料,原材料在喷头内经过熔化,Z后沉积成塑料纤维形成薄层。”
简单而言,3D打印机做的是“加法”,把一层一层叠加起来形成成品,而传统的模具制造采用的是雕刻手法,在一整块材料上,把不需要的部分剔除Z后成型。显然,前者更加环保,也更加有效率。