军用3d打印机这都可以？

2023-06-21 03:02:02

　　3D列印机大型化：英国花72小时制出8米长炮艇

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　　网易科技讯 11月22日消息，据国外媒体报道，随着3D列印技术的商业化，人们也在展开不断创新，其应用的金属材料和3D列印体积不断扩大，列印的速度也更快，能纺织、布莱雷、造房子、甚至于造推进器。

　　库尔：Relativity Space正在采用大型连续焊接机器人制造太空推进器的零件

即便是制造两艘钢制的现代小船，也是几项漫长而繁杂的工作。工人须要先制制出一个铸件，并在铸件内部制做聚丙烯和钢制层。待结构成型后再进一步雕琢顺利完成。造这样两艘船可能须要几个月的天数。不过，英国怀俄明大学的科学研究相关人员目前只花了72个小时就制出两艘8米长的炮艇。他们的诀窍是巨大的3D列印机。

　　自从20世纪90年代3D列印机商业化以来，通常被工厂用来制造模型、喷气发动机组件和圈圈等小物件。现在，新一代的超大列印机即将问世，它们能制制出与以前更大的物体，并以更快的速度列印出来。

3D列印炮艇是英国陆军项目的一部分。英国怀俄明大学的团队与位于田纳西州的松树岭北欧国家生物医学(Oak Ridge National Laboratory)展开合作，后者帮助开发列印流程，而位于得克萨斯州的Ingersoll机床公司则制制出3D列印机。怀俄明大学认为，对于纺织这一怀俄明州常见的行业而言，大型3D列印机将大幅削减制造系遇的生产成本和天数。

　　体量很重要

　　一般来说，3D列印机能列印出的最大物体是由列印机本身大小决定的，但市面上大多数3D列印机并不比家用冰箱大多少。多年来，工程师们想出了各种方法来扩大体量，比如把列印装置加装在外部支架上。但结果常常是设备行动缓慢且列印不精确，制制出的东西须要大量繁杂的人工再加工。

　　英国怀俄明大学开发的列印机克服了体量问题，其将3D列印机的燃烧室悬挂起来，其中喷出的熔融热塑性聚丙烯，含有铝合金。在计算机的控制下，燃烧室水平移动，几层几层地向上构建所需对象。每几层顺利完成后，燃烧室稍微升高，在其上沉积另几层，直到物体被列印顺利完成。

怀俄明大学的列印机能以每小时70千克的速度抬升材料，目前能制造30米长，7米宽，3米高的东西，而且能通过修建一个更大的龙门吊来增加制造物体的体积。配置燃烧室的机械臂也能加装自动铣床头等加工设备，从而对列印出的物体表面展开精细雕琢。

　　库尔：英国怀俄明大学的3D列印船

怀俄明大学还正在试图改变合成金属材料的性质，使其制造过程更加节能环保。项目负责人之一的穆萨·贝特（Habib Dagher）则表示，他们的目标是用一类含有50%木制品的金属材料来顺利完成3D列印，这将产生一类强度和重量与铝十分的复合金属材料。随着进一步的科学研究，项目小组希望以每小时230千克的速度列印金属材料。科学研究相关人员最近还采用水溶性素水溶性和一类由玉米做成的聚丙烯来列印用于修建船只屋顶的铸件。为了使制造过程更加环保，这个铸件能回收，金属材料能得到再次利用。

　　只需挪动“列印”

　　松树岭能源效率主管亚历克斯?莫斯(Craig Blue)则表示，制做铸件和制造工具将是大体积3D列印技术的几项重要工作。铸件制造之所以昂贵有两个方面的原因。首先制造铸件须要专业知识，而且制造的产品常常是纸制或者是小批量制造，所以没有体量经济效益。然而，对于3d列印机来说，制造一件或多托盘的生产成本大致相同。

3D列印还有其它优势。例如，承包商采用松树岭北欧国家生物医学的系统来列印钢筋铸件的特殊形状铸件。通常，这种铸件是由熟练木匠用木头做成，只能维持三到四次筑成，所以建筑物工人们须要很多这类铸件。但是莫斯则表示，3D列印的铸件由铝合金钢制组成，能够承受至少200次的筑成。

　　松树岭北欧国家生物医学也在科学研究直接列印钢筋结构的方法。修建大型3D列印平台的可行性表明，列印摩天大楼和其它大型建筑物最好不要纸制顺利完成，而是逐步顺利完成较小部分再展开装配。在工厂控制条件下列印预制钢筋构件，然后现场装配，更适合复杂的建筑物结构。这也是中国清华大学的徐伟国和同事采取的方法。他们用一对机械手臂抬升混合了聚乙烯水溶性的钢筋，列印出预制，然后装配成横跨上海一个工业园区池塘的26米人行桥。

这座人行桥是根据建于公元600年左右的大佛修建的。复制桥的列印天数为450个小时，与怀俄明大学列印出船的天数标准大致十分。但无论是与大佛的10年修建天数较之，还是与现代建筑物工地的建设速度较之，都显得非常快。科学研究相关人员估计，3D列印公路桥制造生产成本大约是传统钢筋筑成公路桥的其三分之二。

　　其它形式的3D列印也变得越来越大、越来越快。英国得克萨斯州西北大学的查德·米尔金（Chad Mirkin）和他的同事们提出了一类他们称之为“高速大体积3D列印”（HARP）的技术。他们的原型机能列印出四米高，横截面接近一平方米的东西，主要是通过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列印机扩展了现有的一类3D列印方法。在这种方法中，设备首先将液体聚合物装在带有透明底座的容器中，并将要列印物体的紫外线图像投射到基座上层。接着列印机触发的化学反应会在基座正上方固化相应的几层聚合物，使其凝固成投射光线的图像。第几层附着在从上往下放入液体的工具上。当工具被抬起时，它将列印的第几层从池中抬起，以允许从下面添加后续层。

　　HARP技术的创新之处在于有几层油膜流过透明基座。科学研究相关人员说，这种油就像“液体特氟隆”，能防止聚合物层粘在基座上，还能消除固化过程中产生的热量。结果是3D列印机能运行得比以前快得多。米尔金说，它能在几小时内列印出成人大小的物体。采用这种方法的传统3d列印机则须要几天天数。

HARP技术能大体量列印各种金属材料，包括数百种软硬不同的聚合物。它还能印刷含有碳化硅等金属材料的聚丙烯，从而加工成耐磨耐热陶瓷。由所有这些金属材料做成的部件可能用于从汽车、飞机到建筑物物等各种产品。米尔金与人合作创办了一家名为Azul 3D的公司，将这一过程商业化，预计第一台HARP列印机将在18个月内上市。

　　列印金属

　　然而，3D列印面临的最困难任务是列印大型金属物体。其主要方法是用激光或电子束熔化金属粉末并逐层构造。为了防止金属粉末氧化、被空气中的杂质污染，甚至于爆炸，这个过程须要在一个充满惰性气体的空间里展开。扩大其体量很棘手，而且会非常昂贵。

然而，3D金属列印也在摆脱空间的局限性。实现这一目标的方法之一是部署大型机器人，装备各种型号的金属惰性气体焊机。这种焊机的工作方式是将金属丝做成的牺牲电极通过焊的燃烧室。金属丝的一端连接电源，另一端连接接地工件。当焊靠近工件时，焊表面与金属丝之间形成电弧。电弧产生的热量使金属丝和邻近的金属熔合在一起。在此过程中，焊将氩气等惰性气体吹过焊缝展开保护。

　　要将焊变成3D列印机，机器人须要在同一区域连续焊接，形成几层又几层的金属。荷兰3D列印公司mx3d采用这种方法来制造各种金属物品。现在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公司正在采用大型连续焊接机器人来制造太空推进器的部件。每个机器人的手臂上都有一根铝合金线，连接到末端的列印燃烧室。列印燃烧室采用高温等离子电弧熔化金属丝，并在电弧周围吹入惰性保护气体，将金属丝分层沉积。

Relativity Space公司则表示，3D列印的推进器比传统的推进器制造速度更快，零部件更少。这家公司期望第一批推进器将被用来发射卫星，但它希望最终采用其制造系统Stargate在火星表面列印出一枚推进器。谈到3D列印的能力，似乎连太空都不是极限。（辰辰）

　　( 文章来源：互联网 )

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