正畸牙套、骨骼關(guān)節(jié)、心臟血管、動(dòng)漫手辦、珠寶首飾……很難想象，這些生活里常見的東西，很多都可以被3D打印出來(lái)。11月28日，山西晚報(bào)記者來(lái)到山西增材制造研究院的實(shí)驗(yàn)室，這里擺放著很多用3D技術(shù)打印出來(lái)的東西，它們被廣泛地用在醫(yī)學(xué)、航空航天、汽車工業(yè)、珠寶展示等各個(gè)行業(yè)。
　　據(jù)悉，研究院研發(fā)了新的3D打印原材料，并大大降低了耗材成本。接下來(lái)，他們還將在打印工藝、材料研發(fā)和軟件數(shù)據(jù)研發(fā)等三方面繼續(xù)努力，為山西省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)貢獻(xiàn)智慧和力量。
　　3D打印運(yùn)用于不同領(lǐng)域
　　在二樓的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，桌面上擺滿了各式各樣的3D打印產(chǎn)品，有微縮模型的建筑、鳥巢，有矯正牙齒的牙套，有運(yùn)動(dòng)鞋和鞋墊，有心臟和血管，非常精細(xì)。還有專門為航空航天打印的精細(xì)配件，不僅結(jié)實(shí)，而且非常輕。
　　據(jù)山西增材制造研究院技術(shù)主任郝亞暾介紹，他們3D打印主要使用三種材料，分別是線材、光敏樹脂和金屬粉。對(duì)應(yīng)打印出來(lái)的產(chǎn)品也各有不同，分別用于不同的領(lǐng)域，有的用在醫(yī)學(xué)上，比如矯正牙齒、助聽設(shè)備，有的用在航空航天和汽車工業(yè)上，還有的用在跟老百姓息息相關(guān)的地方，比如一些動(dòng)漫手辦，比如牙刷、眼鏡、手機(jī)殼等等。
　　“比如這個(gè)心臟，就是使用光敏樹脂打印出來(lái)的?！焙聛嗞漳弥粋€(gè)心臟模型說(shuō)，這種材料，比起線材的和金屬粉的要更加精細(xì)，硬度可以調(diào)節(jié)，光澤性好，可以打印牙套等各種物品，在醫(yī)療和軍工領(lǐng)域都有應(yīng)用。
　　研究院有很多臺(tái)3D打印機(jī)，大小各異，分別針對(duì)不同的耗材，有不同的技術(shù)特點(diǎn)。
　　打印一個(gè)筆筒需要18個(gè)小時(shí)
　　其實(shí)，說(shuō)起3D打印，普通市民雖有所耳聞，但又覺(jué)得跟自己有一定的距離。
　　郝亞暾舉了一個(gè)例子：比如打印一個(gè)類似雕塑模型的微縮禮品，首先要對(duì)打印的雕塑進(jìn)行一個(gè)三維掃描，然后第二步是建模，第三步是進(jìn)行成型的制作，第四步再進(jìn)行噴漆上色即可。
　　什么是3D打?。亢聛嗞战榻B，這是一種直接根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等各類可粘合材料，通過(guò)疊加材料的方法，生成任何形狀物體的技術(shù)。具體來(lái)說(shuō)，就是把一個(gè)要打印的物品，從上往下分割成很多層，每一層打印什么都有控制，然后累積起來(lái)就成了一個(gè)打印好的模型。
　　隨即，他用一臺(tái)線材3D打印機(jī)，打印了一個(gè)不規(guī)則的筆筒。首先，他將線材耗材固定在3D打印機(jī)的側(cè)面，然后啟動(dòng)3D打印機(jī)，線材經(jīng)過(guò)高溫，變成非常細(xì)的液體，慢慢對(duì)臺(tái)面上的各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行打印。被分割成的每一層，都會(huì)打出不同的實(shí)體，最后拼接起來(lái)就是筆筒了。
　　“打印的建模在計(jì)算機(jī)里已經(jīng)完成，把指令發(fā)過(guò)來(lái)，這臺(tái)3D打印機(jī)就能完美無(wú)缺地執(zhí)行命令，打出那個(gè)不規(guī)則的筆筒?！焙聛嗞照f(shuō)，一般來(lái)說(shuō)，打印這個(gè)筆筒需要18個(gè)小時(shí)，但是也能縮減到一半時(shí)間，那樣的話，精細(xì)程度就會(huì)大打折扣了，可能會(huì)不符合要求。
　　此外，在3D打印領(lǐng)域，有一個(gè)形象比喻——3D打印出來(lái)的產(chǎn)品，就像是一道色香味俱全的菜肴，用于3D打印的樹脂、金屬、陶瓷等材料，就像是食材，而幫助材料改變性能的改性助劑，則像是鹽和味精等調(diào)味料，每一種，都不可或缺。
　　自主研發(fā)3D打印原材料使成本降低
　　技術(shù)負(fù)責(zé)人朱岳稱，如何研發(fā)出更多的新材料，生產(chǎn)制作出更高品質(zhì)的3D打印產(chǎn)品，是行業(yè)內(nèi)的一大挑戰(zhàn)。山西增材制造研究院依靠多年積累的科研團(tuán)隊(duì)，和全國(guó)的檢測(cè)分析中心、全國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，開展了制定標(biāo)準(zhǔn)、性能測(cè)試、性能材料的研發(fā)等工作。
　　光敏樹脂是一種用于3D打印的原材料，特點(diǎn)是打印精度更高、力學(xué)性能更好、彈性硬度均可調(diào)節(jié)，被廣泛應(yīng)用在醫(yī)學(xué)模具、正畸牙套、義齒、珠寶首飾、工藝品等3D打印領(lǐng)域。據(jù)悉，由于其高精度要求，在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間里，只能依賴國(guó)際進(jìn)口，是制約3D打印領(lǐng)域發(fā)展的“卡脖子”技術(shù)難題。2019年底，朱岳帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)出了3D打印用光敏樹脂，使得這種耗材的成本大為降低。
　　這樣高品質(zhì)、低成本的光敏樹脂，出爐并不容易，朱岳帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)近兩年時(shí)間，從200余種原料中反復(fù)試驗(yàn)篩選，不斷淘汰對(duì)比優(yōu)化，最終確定了12種原料，制備組成了各種顏色、力學(xué)性能、型號(hào)都有的光敏樹脂。今年5月，山西增材制造研究院自主研發(fā)的光敏樹脂正式投產(chǎn)上市。
　　“在不久的將來(lái)，3D打印應(yīng)該像紙張打印一樣普及，不僅是高端制造業(yè)領(lǐng)域，大家日常需要的零件、玩具、模型，也都可以自主打印。”在朱岳對(duì)未來(lái)的期待里，3D打印技術(shù)將會(huì)進(jìn)入尋常百姓家。而這，也是山西增材制造研究院的攻關(guān)方向。
　　朱岳稱，下一步，山西增材制造研究院將在以下三個(gè)方面繼續(xù)加強(qiáng)研發(fā)能力：第一是研發(fā)材料，第二是打印工藝方面，第三是軟件數(shù)據(jù)研發(fā)。他們將依托3D打印材料研發(fā)平臺(tái)，在這三個(gè)方面繼續(xù)發(fā)力，為3D打印加入更多、更好的“料”。