三大高科技开辟无重力3D打印时代！

【编者按】近几年来，3D打印技术越来越受到人们的追捧，同时3D打印的技术也在不断创新。无重力3D打印技术的出现，颠覆了我们对3D打印的技术狭隘的认知。现在，有三项新的打印技术，正在引领我们进入真正的无重力3D打印时代。

将来的某一天，我们在用3D打印制造复杂几何形态的时候，可能就不再需要支撑材料的帮助了--无重力3D打印技术就为我们呈现了这样一幅充满想象力和令人激动的图景。请想象一下 ，一个物体，悬浮在半空中，无论你用FDM、SLA还是SLS技术，它都能稳定地保持自己在制造过程中的结构。

在真空状态下，打印所用的材料会漂浮在打印平台之上，之后，一种特殊的3D打印技术会将其熔化，然后喷嘴、激光束或者UV光线（视你选择的打印技术而定）在打印每一层的时候，物体会跟着同步地进行旋转和位移，最后打印出新的复杂结构。也就是说，改变现在模型不动而喷头动的方式为喷头不再移动，让模型自身动起来。

打印的模型通过反重力装置悬浮，在打印之初就需要设置好全部的参数--外形特点、几何形状和表面特征也必须设置。当打印机打印完成的信号灯亮起，你就可以把你的模型从失重状态的打印舱里抓出来了。

听起来太科幻了！不过，打破思想的藩篱，让一切不可能变得可能，这才是发明的意义吧？现在，有三项新的打印技术，正在引领我们无限接近刚才的想象。

Mataerial模式

FDM的惊天逆袭

来自西班牙加太罗尼亚国家建筑学会（IAAC）的Petr Novikov 和Sa?a Joki? 和荷兰的里斯?拉曼实验室一起，为“反重力建模”做出了卓越的贡献。这项技术可以通过调整3D打印过程中，机器处理模型倾斜度、平滑度和尖锐角度的方法，让我们不会再看到打印中的模型在自己面前轰然崩塌的惨剧。

他们的目标是反重力建模技术可以摆脱传统的制造空间和支撑材料的限制，制造出几乎所有大小和形状的物体。

乍一看，这个机械臂粗糙的不像是3D打印器械，倒像是建筑工地里的打桩机……但是仔细看它所打印出来的轨迹，不是直立于某一水平面上的，而是浮在空中的！通过中和重力的影响，该团队突破了现有的3D打印物理极限，实现了任何角度任何方向上的打印！虽然目前打印仍然需要一个支点，但是跟现有的技术相比，已经是巨大的突破。

这项技术可以向外挤压热熔型聚合物，这些聚合物材料可以在不同角度瞬间凝固成一个稳定的结构，它可以轻易附着在垂直立面上进行多方向打印，打印出的曲线几乎可以在空间中自由伸展并且无需支撑。

“无锚的”选择性激光烧结技术（ASLS）

低温环境下的SLS，快速烧结金属粉末提高模型承压

如果把打印平台比作一个池塘，那么3D打印里的支撑就非常像一个“锚”。

谢菲尔德大学高级增材制造研究中心（ADAM）的Neil教授和他的团队已经开发出一种新的激光烧结技术，通过把低温熔体金属粉末烧结成3D打印模型，来摆脱支撑对3D打印结构的束缚，这种技术被称为“无锚的选择性激光烧结技术”。

这个概念基于冶金学中的“低共熔合金”，这种合金会在一个较低的温度（低共熔点）急剧凝固。举例来说，铝的熔点是摄氏660度，硅是1414度，但是硅铝合金的低共熔点温度只有577度。如果他们能够进一步加快这一硬化过程，再复杂的几何形态，在应力点上都可以无需使用额外的支撑。

“当3D打印在一层一层构建新模型的时候，很大的一个障碍是模型需要依靠支撑进行构建，支撑就像是一个“锚”，模型的打印需要围绕这个锚点来进行构建，只有这样机器才能打印出悬伸出去的部分，而我们就在改变这种传统的做法。”Neil教授如是说。

该团队目前还在探索在一个较高温度上，实验材料铝粉的性状变化问题，目前已经取得了实质性的进展。

在利用SLS技术进行打印的时候，为了转移或减小某一结构上过大的压力，通常的方法是在此处增加一个锚点（即设置一个支撑），但是ASLS的对策是在低温状态急速固化模型来应对压力。

分布式凝胶打印技术（GDP）

FDM和SLA的跨界组合

以色列公司MASSIVit 3D最近针对打印大型物件，研发了一种独特的3D打印技术，尤其适合需要很多支撑的悬挑和多角的结构。

分布式凝胶打印技术所用的打印机需要一个可移动的起重机架来紫外光源照射光敏材料。一旦紫外线照射到某个区域，该区域内的光敏性凝胶就会固化成坚固的聚合物。结合该公司的专有软件和特殊光敏性凝胶，分布式凝胶打印技术可以在没有支撑的情况下轻易打印直立墙壁和天花板。

这项技术结合了FDM和SLA的双重优点，它使用类似FDM的工作方式，以SLA的工作原理进行打印。请把FDM机器的喷头想象成一个UV灯，这个灯沿着打印路径飞快移动，固化路径上的凝胶。

无支撑3D打印技术的巨大优势

第一项真正实现纯粹的无支撑3D打印的技术，将创造3D打印向全工业行业渗透发展的局面，其中最具有经济价值的益处在于帮助装备制造业实现真正的“零损耗”，为企业节省巨大的能源、材料和时间成本。

对于个人消费者来说，我们完全不需要花费时间和精力在模型的后处理上，3D打印本来是非常炫酷的技术，而掰掉支撑的过程总是让人郁闷和烦躁。让我们一起期待着上述的三种技术早日普及吧。

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