打印机中跑出来的未来

梅泽堡应用科技大学和德国中部网络平台共同研究增材制造

迪特马尔·格拉茨(Dietmar Glatz)似乎已经看到了3D打印的未来就在眼前。“在一片打印机的海洋中,数不清的打印机在工厂中工作,全球各地的人们都向这些打印机发送订单。增材制造的所有流程和所有可能材料都同时平行,每个人都能在线上获取信息,而且都能成为自己的分包商!”格拉茨知道这个未来早已开场:如今已经有不少美国企业在工厂中摆放了上千台3D设备。“使用打印完成量产的情况早就有了!空中客车已经将RP部件使用在飞机里。耳机的外壳也可以完全根据个性化需求单独进行打印。有很多眼镜现在也诞生于打印机,1000、2000、3000副的批量,”梅泽堡应用科技大学快速成型中心的负责人举了一些例子。

RP是快速成型的英语缩写。“生成制造”和“增材制造”是借助打印设备生成三维物件这一技术的另一种称谓。一层堆叠在另一层的上面,逐渐成型。所使用的材料可以是塑料、金属、石膏或者沙。格拉茨是这一技术领域的先锋人物。他从1992年就开始研究快速成型这一课题。当时,德国的第一台机器深深吸引了身为机械制造师和塑料生产技术人员的他。1992年以来,他从3D打印机中打印的第一个部件是塑料吸尘器的喷头。格拉茨说那台机器有房间这么大。而喷头的价格是12500马克!这个吸尘器部件如今还陈列在梅泽堡应用科技大学快速成型实验室的橱窗里,和其他的快速成型展示品一起。它们中的不少出自于学生之手。除了小尺寸的吉他和微型国际象棋之外,还有高掐丝的复杂组件,所有这些都是作为整件打印而成的。这些展示品中间还包括世界著名的瑙姆堡大教堂中的乌塔像。与人同等大小的塑料人像被扫描到墙壁上。格拉茨将它打印成微缩人像,使用了实物的材料颜色。

增材制造是一个成长市场。而技术却刚刚起步。尽管在很多地方,人们已经准备好跨越批量生产的这道技术门槛,甚至有些人已经跨越了这道门槛,但是却一次又一次发现知识的空白和缺陷。来自于萨克森-安哈特州的科学家正试图填补这些知识的空白点。格拉茨非常清楚增材制造所存在的问题:“例如材料方面的问题。”行业中的客户习惯了有上千种各类颜色的塑料供他们选择。而增材生产工艺却只能提供一打昂贵的材料。科学家因此在寻找特殊材料的替代品,来解决工料的这一难题。

目前,格拉茨正在梅泽堡应用科技大学推进一个资助项目,他们和哈雷的弗劳恩霍夫研究所一同研发一种可印刷的长纤维强化材料,这种材料的强度非常大。到目前为止,强化碳纤维塑料还没有使用在增材制造中。

身为塑料专家的格拉茨认为,萨克森-安哈特州在增材制造这个新兴成长市场上的研发能力处于德国前三分之一的领先行列。梅泽堡的高校在德国是行业的先锋。他解释说:“这是由于我们比其他高校更早研究这个课题。”但是格拉茨还没有听说过德国有哪个学校设置了增材制造这个专业。在梅泽堡,格拉茨开设了一系列专门针对增材制造的课程。而在其他德国高校,这个领域的专业知识只不过是在课程中带到一些而已。

梅泽堡应用科学大学快速成型实验室目前已经成为该地区许多增材制造企业的合作伙伴。从2006年开始,这里也成为“梅泽堡快速成型”系列论坛的举办地。这个德国中部地区的3D打印专题论坛迄今为止已在梅泽堡聚拢了全德国的专家。2008年,梅泽堡创新和技术中心(mitz)和梅泽堡应用科技大学为这个新兴行业内的企业和研究机构创建了一个非常成功的网络平台。在项目资助期到期后,该网络平台上的13家合作单位作为“利益同盟”的形式继续推进德国中部快速成型网络平台enficos上的合作,该平台的合作项目由梅泽堡创新和技术中心负责协调。“行业平台上的合作单位可在制造过程中获益,平台也有助于他们拓展和加强市场定位。另外,平台还组织企业在展会上的集体亮相,”格拉茨说。行业网络中的企业和合作单位来自萨克森-安哈特州、萨克森州和图林根州。

在平台合作方的参与下,诞生了一系列的项目,比如FABIO(使用生物塑料的原型制作)项目。这个研发项目关注的是如何在3D打印中处理不同的生物塑料,研发相应的生产工艺和设备仪器。FABIO技术第一次使用了热塑聚合物,包含生物基和石化的颗粒状材料。客户可以在各类塑料颗粒中进行选择。

这位现年68岁的3D打印的专家2006年来到梅泽堡,初到之时还被人笑话。但是现在不一样了。那时候只有一架小型的设备。而现在人们可以看到德国中部的快速成型设备,以及其他一系列的装备,可谓实力雄厚,条件优越。在其他高校,人们才刚刚开始购置设备,或者正在着手准备。之所以炙手可热是因为能够用来三维打印物体的打印机正成为市场的宠儿,发展势头正盛。

作者和照片提供:米歇尔·法克戈维斯基(Michael Falgowski)

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