主题:“精”说3D打印 -- 风游精
特此说明:这里的“精”是风游精的精,不是精辟的精,请不要误会。
本精并不是3D的专业人士,只是有过一些简单地使用经验,先分享一下。
一个是基于紫外线激活的高分子材料聚合的高精度3D打印机(~2005年),号称XY精度10微米,Z精度5微米,最大的部件尺寸是大约50x50x25厘米(XYZ)。原理呢就是喷嘴喷一层溶液,光照聚合,XYZ台下移,再喷下一层,再光照聚合。Z精度大致上代表了其能达到的最小厚度,(实际上很少能用到这个精度,太TNND慢了)。基于光聚反应的打印机,单层厚度不能太大也不能太小,否则无法保证液体稳定均匀分布,同时光的吸收也会有问题。打印中用到两种溶液,主液产生所需要的结构,辅液产生起支撑作用的结构(该结构很疏松,可以用水冲掉)。计算机里生成模型,再打印出来,打印时间与物件的大小,精度,复杂度有关。一个大约200克到500克的部件,要几个小时到半天。我们的初衷是用这玩意儿来做仪器原型开发,甚至直接打出一台仪器(的骨架部分)。结果呢是,它有用也没用,有用的是,极大地缩短了原型机的开发时间,一个部件先打出来,调试,发现问题电脑里改。原来三个月一代的研发更新时间,可以被缩短到三周。没用的是,一旦定型,最终的仪器部件完全不能用打印件,哪怕是一个简单的支架,螺丝都不行。简单举个例子,这个高分子材料的热膨胀系数是金属的几十倍,只用它的话,三五度的环境温度变化,就让仪器的矫正光路完蛋。更不用提,到一定温度上,这玩意儿还会放毒气了。还有,就是高分子溶液是耗材,忒贵了,当时估算的是大约1克部件一两个美元。
另一个是基于高分子粉末和粘结剂的打印机,打印,热处理定型,再打磨一下啥的。也是用来做模型或者小部件。比起上面的那个,精度啥的要差远了,复杂结构(比如嵌套)也不好打。好处吗就是便宜一些了,不过用来做真正的部件,那就更不用提了。
回到3D上,3D者3-Dimension(al)呀,3D打印就是在三维(注,不是三围)空间实现的打印。3D打印的概念其实并不新,百年不敢说,几十年肯定是有了地。不信去那些个科幻小说里面去看看,类似的构想海了去了(起码机器猫里头就有)。当然那些构想中的3D打印,是真正牛逼的3D打印,那真是想打啥就打啥,想怎么打就怎么打。比如有这么一款打印机,工业版的原料是煤炭/石油/天然气,绿色版的原料呢其实就是沙滩/海浪/仙人掌,都可以直接打出一个放着红烧肉的IPad,旁边还坐着个美女。如果要丰腴些的,要放点儿油脂,如果要骨感的,多加点儿石灰石就行了。更牛一档的是,纯能量输入,纯美女输出,俗称Material Girl。最终极一款的当然是,啥都不输入,输出全宇宙(包含一亚当和夏娃),该款的型号叫GOD,该型号从不更新。
是啊,要是这样的3D技术,那能不让人憧憬么?要是真的实现了,往少了说,人类社会的共产主义终极理想都实现了二十多遍了。但是,但是,但是现在讨论的3D技术,真的是这种共产主义3D吗?
本精看法,现在的讨论里,似乎颇为令人茫然,不知几多的人们不断地憧憬着共产主义3D打印实现后的后共产主义社会的美丽图景,在这个图景里,少数3D工业化了的国家(比如中国)手持皮鞭,蹂躏着2D化的去工业国(比如印度),毕竟那才叫真的3D“打印”不是。但是,也有一批极煞风景的、貌似工程师类的人士们不断地提出质疑,这3D真的有这么好吗,能实现吗?没办法,这就是角度问题了,跟个人的人生观世界观和观世音都有关系,基本上就是共产主义理想和唯物主义的疯狂对撞。
不知大家想过没有,两个3D上的等价物,是不是实际上的等价物呢?比如两个都是球体,其大小一样就能互相替代了吗?一个东东的实际作用,是不是还和除了尺寸形状之外更复杂的一些性质相关呢(比如重量,比如化学组成,比如机械强度)?而3D打印这玩意儿,是只需要看“打出的东东”就够了的吗?是不是也得看看“往里面放的东东”和“打印的过程”呢?是不是会有那么一丝丝的可能,“能用什么打”和“怎么打”就决定了该技术的意义大小呢?还用打印活体美女为例,只能用牛肉当原料是不是会比用煤炭当原料会更限制该技术的应用范围呢?
不妨眼光再发散一点儿,看看另一个炒得正欢的3D技术,那就是3D电视,方兴未艾呀方兴未艾。听说去年的时候就宣布今年2012年世界末日前大家都得把电视给换了,现在就剩仨月的时间了,得抓紧。其实3D的影像复制倒真的比3D的实物复制要容易实现多了,毕竟前者只需要光影和人类的视觉(甚至错觉)就行了,而后者还得一些物质的支持。恕我直言,正是因为这样,在影像领域中,它才是真正的具有革命性,因为3D影像的复制(注,一个3D影像替代另一个3D影像)是真正意义上的全替代,而3D实物的复制(注,一个3D实物替代另一个3D实物)却未必如此,因为也许并不能实现所有因素的替代。而如果忽视这一点,大肆宣扬3D打印成了“万能技术”,那么就有一个可怕的后果,共产主义可能都会因此实现不了的。
3D打印毫无疑问是一项精彩的技术,但其意义并不在自身有多诱人,而完全决定于其背后的材料/工艺/控制/处理等等的发展。是后者决定了前者可能达到的高度,而不是相反。不妨想一想,没有后面材料和工艺的支持,3D打印只能是电脑里的三围打印,而如果没有3D打印,材料和工艺的革新仍然是那啥那啥。
思考题:正如同当年的照片洗印一样,无疑是对手工绘画的革命性改进。但究竟是那个洗印的过程是最震撼呢,还是那个洗印槽里的化学反应原理研究更震撼呢?如果国家当年要投入到洗印照片的研究中,着眼点是更应该放在选择哪个美女做模特,还是更应该关注如何缩小卤化银的颗粒度呢?请放心,最正确的答案是“It Depends!”
再罗嗦一下啊,在3D活体美女打印没有实现以前,那些关于打印一切(甚至大部分)工业制品的提法,都是对人类科技树和对美的终极追求的野蛮歪曲。
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所有的东西能用同一种材料?有点脑子的理工科都能明白。
只要输入DNA残片,就可输出美女。不过没看明白用的什么原料,"空气","质子、中子、电子"?也没看明白怎么恢复记忆的。
是这段电影。。。。。。
不赞成大神及其团队对3D打印的无限吹嘘。
各种材料的零件都可以用3D打印的办法制造出来,然后再组装成适当的产品就行了。
能复制一个铁的螺丝吗?
如果这样看得话,真正的3d打印是自控的七轴五联动的数控加工中心吧,那这种技术不是早就有了吗?
再进一步设想一下,如果有台机器能在空间内利用高温粉末合金直接成型一个螺栓,是不是具有工业革命的作用呢?但是,如何反抗引力作用呢。。。。。
3D打印活体美女是最大的禁忌!
看到风兄的分析,忽然想起那动画来。3D打印也是要“等价交换”的。
在此献花!
前不久看到一个帖子说美军在阿富汗运用了3D打印,实际就是安装了几台加工中心,储备了一些标准材料和配件的数字图纸,在需要某配件时直接用加工中心加工出来,是能节约不少储存和运输成本,但这不是真正的3D打印,只能称为数字化雕刻--从大块基础材料中加工出产品。3D打印应该是生成,按核心结构在分子和原子层面上叠加链接进行生成产品,最科幻的想法就是《星际迷航》里所呈现的场景,人类的物资生产距离这个境界还有漫长的征途,现在我们已经迈开了第一步。
葡萄的意思是:未来的技术可以做到通过向一个有限的小空间内投入适当种类和数量的材料颗粒,同时控制这个这个有限空间内温度压力的环境条件,使材料能够按照预定的成分比例、晶体生长方式、晶粒结构等等累积成非常接近最终形状零件。达到减少机加工工作量、节约材料、复杂结构见一次成型等等目的。
材料科学的作用是告诉打印机需要什么样的原料、温度、压力等等。比如现在球墨铸铁是铸铁热处理球墨化。未来就是铁、碳微粒通过喷嘴喷到基板上一点点堆积成整个零件。听起来很科幻可是真不一定不能实现,万一几百年后实现了,至少可以用在制作钻石,那时候什么荷兰、以色列的钻石加工老艺人就会被八心八箭专用钻石打印机替代了。
几百年后?几百年后有没有人类还值得商榷呢!
那看来3D打印的目前的最大价值还是做原型开模用。
小有商榷,确实看到葡萄的意思是尺寸达到晶粒一级,在特定的材料上,钛金属,也有很漂亮的实现。但可能真是因材料而异,也许有的材料制粉反而代价更高。但我真正想商榷的是您的引申,即钻石,觉得可能与葡萄的原意有距离,更难实现,钻石是单晶,尺寸就更升级到了原子一级,不是绝对不可能,但距离更大了点。不过其实单晶生长本来就有很多晶体有现成的技术,最著名的是硅,但钻石暂时还长不大,单晶生长也和三维打印不是一个路子。以上胡说八道,冲撞勿怪。