3D打印机大型化:美国花72小时造出8米长巡逻艇_科技

3D打印机大型化:美国花72小时造出8米长巡逻艇_科技
(原标题:Giant 3D printers for making boats, bridges, buildings and rockets) 网易科技讯 11月22日音讯,据国外媒体报道,跟着3D打印技能的商业化,人们也在进行不断立异,其运用的资料和3D打印尺度不断扩展,打印的速度也更快,能够造船、造桥、造房子、甚至于造火箭。图示:Relativity Space正在运用大型接连焊接机器人制作太空火箭的零件即便是制作一艘玻璃纤维的现代小舟,也是一项绵长而繁琐的作业。工人需求先制作出一个模具,并在模具内部制作树脂和玻璃纤维层。待结构成型后再进一步打磨完结。造这样一艘船或许需求几个月的时刻。不过,美国缅因大学的研讨人员现在只花了72个小时就造出一艘8米长的巡逻艇。他们的窍门是巨大的3D打印机。自从20世纪90年代3D打印机商业化以来,一般被工厂用来制作模型、喷气发动机组件和牙套等小物件。现在,新一代的超大打印机行将面世,它们能够制作出比曾经更大的物体,并以更快的速度打印出来。3D打印巡逻艇是美国陆军项目的一部分。美国缅因大学的团队与坐落田纳西州的橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)进行协作,后者协助开发打印流程,而坐落伊利诺斯州的Ingersoll机床公司则制作出3D打印机。缅因大学以为,关于造船这一缅因州常见的职业而言,大型3D打印机将大幅减少制作新船的本钱和时刻。规划很重要一般来说,3D打印机能打印出的最大物体是由打印机自身巨细决议的,但市面上大多数3D打印机并不比家用冰箱大多少。多年来,工程师们想出了各种办法来扩展规划,比方把打印设备装置在外部支架上。但成果往往是设备举动缓慢且打印不精确,制作出的东西需求许多繁琐的人工再加工。美国缅因大学开发的打印机克服了规划问题,其将3D打印机的喷嘴悬挂起来,其间喷出的熔融热塑性树脂,含有碳纤维。在计算机的操控下,喷嘴水平移动,一层一层地向上构建所需方针。每一层完结后,喷嘴略微升高,在其上堆积另一层,直到物体被打印完结。缅因大学的打印机能够以每小时70公斤的速度揉捏资料,现在能够制作30米长,7米宽,3米高的东西,并且能够经过制作一个更大的龙门吊来增加制作物体的尺度。配备喷嘴的机械臂也能够装置主动铣削头号加工设备,然后对打印出的物体外表进行精密打磨。图示:美国缅因大学的3D打印船缅因大学还正在企图改动组成资料的性质,使其出产进程愈加环保。项目负责人之一的哈比卜·达格(Habib Dagher)标明,他们的方针是用一种含有50%木制品的资料来完结3D打印,这将发生一种强度和分量与铝适当的复合资料。跟着进一步的研讨,项目小组期望以每小时230公斤的速度打印资料。研讨人员最近还运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舶房顶的模具。为了使出产进程愈加环保,这个模具能够收回,资料能够得到再次运用。只需按下“打印”橡树岭动力功率主管克雷格?布鲁(Craig Blue)标明,制作模具和出产东西将是大尺度3D打印技能的一项重要作业。模具制作之所以贵重有两个方面的原因。首要制作模具需求专业技能,并且出产的产品往往是一次性或者是小批量出产,所以没有规划经济效益。可是,关于3d打印机来说,制作一件或多件物品的本钱大致相同。3D打印还有其他优势。例如,承包商运用橡树岭国家实验室的体系来打印混凝土铸件的特别形状模具。一般,这种模具是由娴熟木匠用木头制成,只能保持三到四次浇筑,所以修建工人们需求许多这类模具。可是布鲁标明,3D打印的模具由碳纤维增强塑料组成,能够接受至少200次的浇筑。橡树岭国家实验室也在研讨直接打印混凝土结构的办法。制作大型3D打印渠道的可行性标明,打印摩天大楼和其他大型修建最好不要一次性完结,而是逐渐完结较小部分再进行拼装。在工厂操控条件下打印预制混凝土构件,然后现场拼装,更适合杂乱的修建结构。这也是我国清华大学的徐伟国和搭档采纳的办法。他们用一对机械手臂揉捏混合了聚乙烯纤维的混凝土,打印出预制构件,然后拼装成横跨上海一个工业园区池塘的26米人行桥。这座人行桥是依据建于公元600年左右的赵州桥制作的。仿制桥的打印时刻为450个小时,与缅因大学打印出船的时刻规范大致适当。但无论是与赵州桥的10年制作时刻比较,仍是与现代修建工地的建造速度比较,都显得十分快。研讨人员估量,3D打印桥梁出产本钱大约是传统混凝土浇筑桥梁的其三分之二。其他方式的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)和他的搭档们提出了一种他们称之为“高速大尺度3D打印”(HARP)的技能。他们的原型机能够打印出四米高,横截面挨近一平方米的东西,主要是经过把固化物体从一个浅的液体聚合物池中拉起完成的。这种3D打印机扩展了现有的一种3D打印办法。在这种办法中,设备首要将液体聚合物装在带有通明底座的容器中,并即将打印物体的紫外线图画投射到基座上层。接着打印机触发的化学反应会在基座正上方固化相应的一层聚合物,使其凝结成投射光线的图画。第一层附着在从上往下放入液体的东西上。当东西被抬起时,它将打印的第一层从池中抬起,以答应从下面增加后续层。HARP技能的立异之处在于有一层油膜流过通明基座。研讨人员说,这种油就像“液体特氟隆”,能够避免聚合物层粘在基座上,还能够消除固化进程中发生的热量。成果是3D打印机能够运行得比曾经快得多。米尔金说,它能够在几小时内打印出成人巨细的物体。运用这种办法的传统3d打印机则需求几天时刻。HARP技能能够大规划打印各种资料,包含数百种软硬不同的聚合物。它还能够印刷含有碳化硅等资料的树脂,然后加工成耐磨耐热陶瓷。由所有这些资料制成的部件或许用于从轿车、飞机到修建物等各种产品。米尔金与人协作创办了一家名为Azul 3D的公司,将这一进程商业化,估计第一台HARP打印机将在18个月内上市。打印金属可是,3D打印面对的最困难使命是打印大型金属物体。其主要办法是用激光或电子束熔化金属粉末并逐层结构。为了避免金属粉末氧化、被空气中的杂质污染,甚至于爆破,这个进程需求在一个充溢慵懒气体的空间里进行。扩展其规划很扎手,并且会十分贵重。可是,3D金属打印也在脱节空间的局限性。完成这一方针的办法之一是布置大型机器人,配备各种类型的金属慵懒气体焊机。这种焊机的作业方式是将金属丝制成的献身电极经过焊枪的喷嘴。金属丝的一端衔接电源,另一端衔接接地工件。当焊枪接近工件时,焊枪外表与金属丝之间构成电弧。电弧发生的热量使金属丝和附近的金属熔合在一起。在此进程中,焊枪将氩气等慵懒气体吹过焊缝进行维护。要将焊枪变成3D打印机,机器人需求在同一区域接连焊接,构成一层又一层的金属。荷兰3D打印公司mx3d运用这种办法来制作各种金属物品。现在面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公司正在运用大型接连焊接机器人来制作太空火箭的部件。每个机器人的手臂上都有一根铝合金线,衔接到结尾的打印喷嘴。打印喷嘴运用高温等离子电弧熔化金属丝,并在电弧周围吹入慵懒维护气体,将金属丝分层堆积。Relativity Space公司标明,3D打印的火箭比传统的火箭制作速度更快,零部件更少。这家公司期望第一批火箭将被用来发射卫星,但它期望终究运用其出产体系Stargate在火星外表打印出一枚火箭。谈到3D打印的才能,好像连太空都不是极限。(辰辰)

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