3D打印机神了：美国花72小时造出8米长巡逻艇

11月22日消息，据国外媒体报道，跟着3D打印技术的贸易化，人们也在进行接续立异，其应用的质料和3D打印尺寸接续扩大，打印的速率也更快，能够造船、造桥、造屋子、乃至于造火箭。

图示：Relativity Space正在应用大型陆续焊接机器人制造太空火箭的零件

即使是制造一艘玻璃纤维的当代划子，也是一项漫长而繁琐的工作。工人需求先制造出一个模具，并在模具里面制作树脂和玻璃纤维层。待布局成型后再进一步打磨实现。造如许一艘船大概需求几个月的时间。但是，美国缅因大学的钻研职员当前只花了72个小时就造出一艘8米长的巡查艇。他们的秘诀是庞大的3D打印机。

自从20世纪90年月3D打印机贸易化以来，平时被厂家用来制造模子、喷气策动机组件和牙套等小物件。当今，新一代的超大打印机行将问世，它们能够制造出比过去更大的物体，并以更快的速率打印出来。

3D打印巡查艇是美国陆军项目的一片面。美国缅因大学的团队与位于田纳西州的橡树岭国度试验室(Oak Ridge National Laboratory)进行同盟，后者赞助开辟打印流程，而位于伊利诺斯州的Ingersoll机床公司则制造出3D打印机。缅因大学觉得，对于造船这一缅因州多见的行业而言，大型3D打印机将大幅减少制造新船的老本和时间。

范围非常紧张

普通来说，3D打印职能打印出的非常大物体是由打印机自己大小决意的，但市面上大无数3D打印机并不比家用冰箱大几许。多年来，工程师们想出了种种技巧来扩大范围，好比把打印装配安置在外部支架上。但后果往往是装备行动迟钝且打印不切确，制造出的器械需求大批繁琐的人工再加工。

美国缅因大学开辟的打印机降服了范围疑问，其将3D打印机的喷嘴悬挂起来，此中喷出的熔融热塑性树脂，含有碳纤维。在计算机的掌握下，喷嘴程度挪动，一层一层地向上构建所需工具。每一层实现后，喷嘴略微抬高，在其上沉积另一层，直到物体被打印实现。

缅因大学的打印职能够以每小时70公斤的速率挤压质料，当前能够制造30米长，7米宽，3米高的器械，并且能够经历制作一个更大的龙门吊来增加制造物体的尺寸。配置喷嘴的机器臂也能够安置自动铣削甲第加工装备，从而对打印出的物体表面进行精细打磨。

图示：美国缅因大学的3D打印船

缅因大学还正在试图改变合成质料的性质，使其制造历程加倍环保。项目负责人之一的哈比卜·达格（Habib Dagher）表示，他们的指标是用一种含有50%木成品的质料来实现3D打印，这将发生一种强度和重量与铝相配的复合质料。跟着进一步的钻研，项目小组有望以每小时230公斤的速率打印质料。钻研职员近来还应用纤维素纤维和一种由玉米制成的树脂来打印用于制作船只屋顶的模具。为了使制造历程加倍环保，这个模具能够收购，质料能够获得再次行使。

只需按下“打印”

橡树岭动力服从主管克雷格?布鲁(Craig Blue)表示，制作模具和制造工具将是大尺寸3D打印技术的一项紧张工作。模具制造之因此高昂有两个方面的缘故。开始制造模具需求职业妙技，并且制造的产物往往是一次性大概是少数量制造，因此没有范围经济效益。但是，对于3d打印机来说，制造一件或多件物品的老本大致相像。

3D打印另有其余上风。比方，承包商应用橡树岭国度试验室的体系来打印混凝土铸件的分外形状模具。平时，这种模具是由谙练木工用木头制成，只能保持三到四次浇筑，因此设备工人们需求许多这类模具。但是布鲁表示，3D打印的模具由碳纤维加强塑料组成，能够蒙受起码200次的浇筑。

橡树岭国度试验室也在钻研干脆打印混凝土布局的技巧。制作大型3D打印平台的可行性评释，打印摩天大楼和其余大型设备非常佳不要一次性实现，而是慢慢实现较小片面再进行组装。在厂家掌握条件下打印预制混凝土构件，而后现场组装，更适用复杂的设备布局。这也是中国清华大学的徐伟国和同事采纳的技巧。他们用一对机器手臂挤压夹杂了聚乙烯纤维的混凝土，打印出预制构件，而后组装成跨越上海一个产业园区池塘的26米人行桥。

这座人行桥是凭据建于公元600年摆布的赵州桥制作的。复制桥的打印时间为450个小时，与缅因大学打印出船的时间规范大致相配。但无论是与赵州桥的10年制作时间相比，或是与当代设备工地的建设速率相比，都显得非常快。钻研职员估计，3D打印桥梁制造老本大概是传统混凝土浇筑桥梁的其三分之二。

其余形式的3D打印也变得越来越大、越来越快。美国伊利诺斯州西北大学的查德·米尔金（Chad Mirkin）和他的同事们提出了一种他们称之为“高速大尺寸3D打印”（HARP）的技术。他们的原型职能够打印出四米高，横截面靠近一平米的器械，要紧是经历把固化物体从一个浅的液体聚合物池中拉起实现的。

这种3D打印机扩大了现有的一种3D打印技巧。在这种技巧中，装备开始将液体聚合物装在带有透明底座的容器中，并将要打印物体的紫外线图像投射到基座表层。接着打印机触发的化学反馈会在基座正上方固化响应的一层聚合物，使其凝集成投射亮光的图像。初次层附着在从上往下放入液体的工具上。当工具被抬起时，它将打印的初次层从池中抬起，以容许从底下增加后续层。

HARP技术的立异之处在于有一层油膜流过透明基座。钻研职员说，这种油就像“液体特氟隆”，能够防备聚合物层粘在基座上，还能够消除固化历程中发生的热量。后果是3D打印职能够运转得比过去快得多。米尔金说，它能够在几小时内打印出成人大小的物体。应用这种技巧的传统3d打印机则需求几天时间。

HARP技术能够大范围打印种种质料，包含数百种软硬差别的聚合物。它还能够印刷含有碳化硅等质料的树脂，从而加工成耐磨耐热陶瓷。由全部这些质料制成的部件大概用于从汽车、飞机到设备物等种种产物。米尔金与人同盟创办了一家名为Azul 3D的公司，将这一历程贸易化，估计初次台HARP打印机将在18个月内上市。

打印金属

但是，3D打印面对的非常困难使命是打印大型金属物体。其要紧技巧是用激光或电子束融化金属粉末并逐层组织。为了防备金属粉末氧化、被气氛中的杂质污染，乃至于爆破，这个历程需求在一个填塞惰性气体的空间里进行。扩大其范围非常辣手，并且会非常高昂。

但是，3D金属打印也在摆脱空间的范围性。实现这一指标的技巧之一是布置大型机器人，装备种种型号的金属惰性气体焊机。这种焊机的工作方法是将金属丝制成的捐躯电极经历焊枪的喷嘴。金属丝的一端持续电源，另一端持续接地工件。当焊枪凑近工件时，焊枪表面与金属丝之间造成电弧。电弧发生的热量使金属丝和相近的金属熔合在一路。在此历程中，焊枪将氩气等惰性气体吹过焊缝进行护卫。

要将焊枪造成3D打印机，机器人需求在统一区域陆续焊接，造成一层又一层的金属。荷兰3D打印公司mx3d应用这种技巧来制造种种金属物品。当今问世的有一辆铝制的轻型自行车和一座12米长的不锈钢人行桥。

洛杉矶Relativity Space公司正在应用大型陆续焊接机器人来制造太空火箭的部件。每个机器人的手臂上都有一根铝合金线，持续到末尾的打印喷嘴。打印喷嘴应用高温等离子电弧融化金属丝，并在电弧四周吹入惰性护卫气体，将金属丝分层沉积。

Relativity Space公司表示，3D打印的火箭比传统的火箭制造速率更快，零部件更少。这家公司期望初次批火箭将被用来发射卫星，但它有望非常终应用其制造体系Stargate在火星表面打印出一枚火箭。谈到3D打印的才气，宛若连太空都不是极限。