马歇尔太空飞行中心的工程师们已经开始尝试用
3D 打印机来帮助病人制造牙齿模型。所需的 3D 数据可以通过直接扫描口腔来收集(扫描整个口腔大约需要两分钟),或者通过间接扫描传统物理模型来收集。
通常情况下,牙科3D模型被当作模具或用传统方法辅助生产牙冠或假牙,还可以用来模拟练习复杂手术过程。但是现在我们可以利用3D打印技术生产牙科假体成品。早在2011年,EnvisionTEC的市场专员Jenna Franklin就对我说:“EnvisionTEC有一种通过了食品及药物管理局(FDA)测试的材料可用于长期使用。是的,他们可以打印你的新牙!”这种“临时”牙齿是用EnvisionTEC 公司的Perfactory 3D打印制作而成,佩带时间甚至可以长达五年。不少专业人士预计,到这个 10 年结束之时,大多数牙医都会逐渐开始使用3D打印的牙冠,从而不需要牙科实验室进行高度专业的生产,同时也满足了病人对于牙冠的不同需求。
3D打印机已经开始用于直接生产牙齿矫正假体。例如,ClearCorrect公司就利用 Stratasys 销售的材料喷射 3D 打印机生产出了透明的塑料矫正器。首先,在患者牙齿的位置利用计算机创建出需要的模型,然后3D打印出一系列不同阶段的矫正器并发送给患者的牙医。不同阶段使用不同矫正器可以有效帮助牙医对患者进行矫正,同时促进快速生产矫正器替代品。
Clear Correct 公司将其业务转向 3D 打印生产方向,其中最明显的优势是只要投入足够多的打印机就能扩大其生产规模。同时它的实验室费用比其他供应商低40%,所以能使患者、医生和公司同时受益。
此外,3D打印已经广泛用于制造助听器外壳。这是由Widex公司的Jan T?pholm、S?ren Westermann 和Svend Vitting Andersen 联合发明出来的,他们把这称作“CAMISHA”或“计算机辅助制造助听器定制外壳”。
先制作出病人的耳道,用激光扫描生成3D数据,用于设计和打印助听器外壳。然后用电子器件植入定制的外壳中。现在大概95%的定制助听器外壳都是3D打印的,其中大部分都是用EnvisionTEC或Stratasys销售的硬件生产的。
4.6 3D打印工业配件
正如我们已经看到的,数字制造已经开始被一些艺术家和消费型产品的先行者们所接受,并且在牙科医学和助听器制造等方面也站稳了脚根。除了这种相对有优势的领域之外,在编写本书时,几乎没人使用3D打印机生产整件产品或一件产品的绝大部分。即便是这样,仍然有足够的证据表明3D打印组件已经开始渗透到传统制造的产品当中。
例如,据2012年3月的《工业周刊》报道,“许多公司转向增材制造,不仅用于生产原型,也开始制造最终配件。”同时它还引用了 C&A Tool的例子,这是位于印第安纳州Churubusco市的一家工业承包制造商。利用激光烧结技术生产柴油机燃料喷射器和其他“数量在一到几百个”的最终配件。
据3D 打印机制造商3D Systems 说,目前有非常多的企业开始使用该公司销售的 3D 打印机制造最终生产配件。例如,选择性激光烧结 3D打印机用于生产低容量的金属或塑料组件,可用在重型设备制造、消费品、体育用品、包装和花园工具等方面。
其他3D打印机制造商也有着相同的观点,Stratasys则提供了一系列研究数据。例如,一家叫作Mercury Customs 的摩托车定制制造商不光利用Dimension FDM 打印机制造新的配件(每月可为公司节省5000 到8000美元),还生产一些最终组件。其中包括一种独特的 LED 防撞灯,名为“Prolite”,如果只用注塑成型技术是不可能完成的。
Stratasys的另外一家客户Kelly Manufacturing专门制造航空仪表。其中包括“转弯倾斜指示器”M3500,它是用来告知飞行员飞机的转弯速度。M3500的关键部分在于环形室,它包含了可供回转仪工作的线圈。过去这个环形室由聚氨酯制成,即使允许有公差,也是很难制作的。要完成500个铸件大概需要 3 到 4 周,对于每一个设计变化都需要使用新的工具。现在, M3500都是3D打印的,在一台Fortus FDM 3D打印机上,一个晚上就可以制造出500个配件,而且对工具没有限制。以前需要对最终配件进行手动磨光,但3D打印过程则可以同时提高产品表面质量和尺寸精度。
第三个例子是位于德克萨斯州谢泼德空军基地的Trainer Development Flight(TDF),这家企业专门生产用于军事训练的天线等组件。“绝大多数”类似的产品都是使用Stratasys的FDM硬件3D打印的。在提高了生产速度的同时,目前3D打印已经为公司节省了超过380万美元的运送费用,在未来10~15年内,预计可以为公司节省1500万美元。
第2章中我们看到,有些3D打印技术可以制作最终用途的金属配件。很多航空航天工业制造商,包括空中客车工业和劳斯莱斯,都表示有意向在低空飞行领域开发并使用3D打印技术,并以最低限度的材料损耗生产点火装置。这样的发展有助于促进环境的改善,同时节约时间和成本,在第6章中我们会进行详细讨论。
让我们说得遥远点,美国国家航空和宇宙航行局(NASA)也正在利用3D打印技术为其即将研发成功的“太空发射系统”重型火箭直接生产结构复杂的金属零件。马歇尔太空飞行中心的工程师们已经开始尝试用一台Concept Laser 3D打印机和专门的laserCUSING技术制造完全致密的金属零件,用来构成火箭第二级 J-2X 的
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