在华中科技大学快速制造中心产业化基地——武汉滨湖机电技术产业有限公司,记者见证了“3D打印”全过程。
只见一台高2米多、形似立柜的设备,“这就是‘3D打印机’”,滨湖机电公司生产部组长张钊拿出一个小方凳大小的测试件,长×宽×高为200毫米×200毫米×20毫米。
这一看起来简单的四方块测试件,内挖有圆孔,并有支撑筋条,“传统机床加工还是有点复杂的”,张钊说。
首先,将这一测试件的3D立体图输入到设备电脑,“电脑将立体图切片分层”,张钊说,根据不同零件精度要求,分层厚度可在0.08-0.3毫米之间设一个值,这次设0.3毫米,“厚度值越大精度越差”。
然后,往设备顶部的一个漏斗状容器内装入材料粉末,“一般材料有塑料、树脂、陶瓷、金属等类型”,张钊现场用价格相对便宜的塑料粉末演示。
打开设备内腔,只见一平整的金属平台,“粉末就铺在这上面”,张钊指着平台上方的一个四方形钢架说,钢架上装的碘钨灯主要是预热和保温,顶部的圆形装置则是二氧化碳激光器,“将粉末高温加热烧结成零件就靠它了”。
关闭内腔,开动机器。碘钨灯预热15分钟,电脑操作屏显示腔内温度90℃,设备开始自动铺一层粉,激光器开始加热,只见腔内红光一片,“激光器对每个点加热烧结,可理解为平常焊接一样”,张钊说,激光器上加了面镜子,通过镜子的慢慢转动将激光反射逐步变向,激光就在粉末上一条线移动,在需要的地方加热。一条线一条线平行加热,每条线间距仅0.2毫米,而且这一层是上下方向,到了下一层就变成左右方向,以增加强度。
加热完一层,平台就往下降0.3毫米(即一层厚度),再铺一层粉。“实际操作比我们讲解快多了”,张钊说,一般而言,扫描一层只需一分钟,铺粉约为8秒钟。
1小时40分钟,完工。将多余的粉末吹掉,测试件就活生生地被“打印”出来了。