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5分钟打印8厘米直径的小球 清华毕业生将3D打印速度提高100倍

2018-01-11 10:35 编辑:郭润 来源:北京晚报

2018年1月11日讯,在刚刚结束的第五届“东升杯”国际创业大赛年度总决赛上,一个3D打印项目从国内外所有参赛项目中脱颖而出,斩获本次大赛特等奖,获得100万元创业大奖以及免费公司注册地址、免费创业空间等奖励。3D打印虽说是一种新科技,但近年来早已走进人们的视野,已经不算什么新鲜事,那么这一项目究竟有什么特色,能够击败众多高科技项目征服评委?记者对此进行了采访。

光固化实现“水”中打印

在总决赛当中,入围项目的代表依次上台演讲,向专家介绍自己的项目。清锋时代CEO姚志锋在演说项目的同时,身边的一台3D打印机也正在进行着它自己的“演讲内容”。3D打印作为一种新科技,近年来也频频进入人们的视野,很多人虽然没有亲眼见过3D打印的场景,但也大体了解这是一种立体化的打印技术,用电脑操纵打印机,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体。而清锋时代的技术绝妙之处就在于“水”中打印——尽管那并不是真的水,而是他们使用的一种特殊材料。

他们在台上展示的是一个镂空小球的打印过程。小球是在一种红色的液体当中诞生。这种红色液体就是他们选用的一种高分子材料,材质类似树脂,在打印机内呈现液体形态,当光照射在液体表面,瞬间将这种液体固化。电脑程序会操纵着光的形态千变万化,因此这种液体在光的作用下也就形成了各种不同的形状。在现场,记者看到光照射呈环形,360度围绕打印材料;打印机上方的悬挂装置带动着已经打印好的部分缓缓上升,5分钟以后,一个直径8厘米的小球从液体中抽离生长出来,迅速完成了树脂材料从液体到固体的化学变化。这个小球表面呈现错综复杂又有规律的镂空蜂窝状,内部则是空心的。姚志锋的演讲结束了,小球也完美诞生,评委们的目光被牢牢地吸引过去,与其他的参赛项目相比,这个现场展示为他加分不少。

姚志锋介绍,他们的技术最大的优势就是大大提高了3D打印的速度。传统3D打印的最大痛点就在于耗时长,效率低。即使是打印一个杯子,可能都需要五六个小时,甚至是一整晚的时间。他们打印的这个8厘米直径的小球,仅用时5分钟,而采用普通的3D打印机,时间往往会在数个小时。这个速度提高了一百倍,达到了全球顶尖的水准。

小到口罩大到骨骼都能定制

前不久,阿迪达斯与美国著名的3D打印公司Carbon合作,开发出限量定制的Futurecraft4D跑鞋,跑鞋中底采用的就是Carbon3D打印的晶格结构。这种技术可以极大地改善跑鞋的鞋底工艺,提高生产效率。但由于阿迪达斯与Carbon签署的是排他性协议,其他鞋企失去了合作机会。清锋时代的技术也得到了很多著名鞋业品牌的青睐,目前已有几家知名品牌跟公司达成了初步合作意向。也许过不了多久,人们就可以在商场里买到装有清锋时代3D打印鞋底的跑鞋了。

除了鞋底之外,姚志锋还着眼于人体骨骼的打印。这种打印主要是和医院合作。医生在进行有关骨骼的手术时,很需要有一个模型进行参照,如果将病人或医生设计的骨骼参数输入程序,并进行编程,就能在很短的时间内将这个骨骼模型打印出来。他的设想是,3D打印公司与各家医院形成合作,医生随时可下达订单,3D打印机即刻进行打印,两个小时后就能将医生想要的骨骼模型送到他们手上。类似的应用还有义齿、眼镜的制作等等,甚至家里的电视遥控器底盖掉了又买不到,都能用3D打印机打印一个一模一样的。

3D打印可以通过对数据的掌控实现个性化定制,一些对产品的尺寸、形态有特殊需求的人群将从中受益。“举个最简单的例子,我们买的口罩都是统一规格的,但有的人是这种脸型,有的人是那种脸型,一样的口罩戴在不同人脸上未必就能完全贴合。我们在编程时把某个人的人脸数据考虑进去,最终就可以打印出一个完全贴合这个人面部轮廓的口罩。这个口罩是独一无二的。”姚志锋说。眼下比较现实的打印还只是一些体积不大的小物件,以后如果能够制造出足够大的打印机,从理论上讲,打印一张桌子、一栋房子都是可以实现的。在服饰、汽车、机器人、展览展示、航天航天等诸多领域,3D打印都大有可为。

解决传统3D打印的最大痛点

姚志锋毕业于清华大学美术学院的雕塑专业,接触3D打印也是源于自己的一个雕塑作品。当初,有单位委托他制作一个20多米长的大型浮雕,虽然最后很顺利地交工了,但姚志锋对自己的这个作品却并不是特别满意,觉得手工雕塑很费时费力,想找到一种方式能提高效率,最后在国外的论坛上看到了“3D打印”这个概念,于是一个念头便油然而生——用3D打印技术来打印一个雕塑作品怎么样?

姚志锋在高中阶段是编程高手,屡屡在各类编程奥赛中获奖,但因为偏科严重,所以才在高三时学习美术,想以艺术类考生的身份参加高考,占一个文化分要求没那么高的“便宜”。连续参加了4次高考,他才终于考进了清华美院。之前的编程底子还在,再加上学习雕塑的专业优势,他开始研究3D打印。把技术和艺术结合起来,是他独有的优势。

最初的创业非常艰难,姚志锋在清华大学附近租了一间小房,叫了几个同学开始了探索。打印材料的选择是急需突破的一个瓶颈。那时候,石膏是最普遍的一种打印材料,但这种材料硬度很差,一捏就碎,而且表面也不够光滑,并不是做打印的最佳选择。姚志锋想到了光固化技术,但在2012年的时候,市面上还没有光固化材料,他便想自己研制一种。最初想到的是使用玻璃胶一类的东西为原料进行加工。玻璃胶是一种装修时常用的粘合剂,他买来了当时市场上能够买到的所有玻璃胶进行实验。“大概有上百种,弄得整间屋子都弥漫着一股难闻的味道,经常惹得邻居们抗议。”年轻人在创业过程中一般都会遇到的资金匮乏、缺少合作伙伴、被资本控股等困难,姚志锋也几乎一个不落地全都遇到了,但他还是坚持了下来。

2013年,姚志锋在网上看到美国Carbon公司成立,推出新的3D打印技术并延伸制造业,而且一经面世就火爆全球。姚志锋又开始了钻研。后来,他终于成功绕过Carbon公司在全球布局的专利,重新研发了性价比更高的的“极速液态连续成型”技术,并制作出了第一台原型机。
这台原型机最大的优点就是解决了传统3D打印速度慢的痛点。“很多人都鼓吹3D打印是第三次工业革命的导火索,但是速度慢、无法量产这个痛点如果解决不了,

那就根本不可能带来什么工业革命,甚至没有太大意义。”姚志锋这几年努力的方向就是提高3D打印的速度,改进打印机的性能。极速液态连续成型技术对3D打印产业来说是颠覆性的巨变,传统的3D打印是逐层叠加的物理变化,而液态连续成型则是分子结构的化学变化。现在,清锋时代的打印速度为每小时75厘米,这个速度已经超过了Carbon公司的每小时50厘米。

 

来源:北京晚报 记者 代丽丽

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