激光3D打印技術(shù)在信息服務(wù)中的應(yīng)用探析

成昱旻

摘 要：近年來，伴隨著科技的飛速發(fā)展，激光3D打印技術(shù)在智能制造的升級中發(fā)揮重要作用，預(yù)計(jì)在未來其發(fā)展趨勢可能主要集中于深度應(yīng)用和高功率等方面，無論是在石油化工、能源，還是交通運(yùn)輸、精密機(jī)械，甚至是信息服務(wù)中均具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著時代的發(fā)展和進(jìn)步，傳統(tǒng)的信息服務(wù)模式顯然已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化信息化發(fā)展的需求，對此將激光打印3D技術(shù)應(yīng)用在信息服務(wù)中，有助于推動信息服務(wù)的信息化建設(shè)。

關(guān)鍵詞：激光3D打印技術(shù)；信息服務(wù)；應(yīng)用

近幾年，可穿戴設(shè)備、無人機(jī)、機(jī)器人、3D打印機(jī)、VR等新型詞匯迅速風(fēng)靡全球，在上述技術(shù)中3D打印技術(shù)被認(rèn)為在未來將會引領(lǐng)新一輪工業(yè)革命。從現(xiàn)實(shí)情況分析，可能性較高，主要是因?yàn)?D打印技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)制造領(lǐng)域中，其中以醫(yī)療領(lǐng)域、航空領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域尤其突出。而激光3D打印技術(shù)作為對傳統(tǒng)3D打印技術(shù)的升級，較好地將3D打印技術(shù)和激光技術(shù)結(jié)合起來，不僅可以用于工業(yè)制造中，還可以應(yīng)用于信息服務(wù)中。

1.激光3D打印技術(shù)簡介

1.1激光3D打印技術(shù)概述

激光3D打印技術(shù)又可以被稱為快速成型技術(shù)或者增材制造技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)是近幾年才誕生并發(fā)展起來的一類新型打印技術(shù)。激光3D打印技術(shù)，顧名思義，該項(xiàng)技術(shù)必然應(yīng)用了激光，激光3D打印技術(shù)通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助程序來控制高能量高密度的激光束實(shí)施掃描操作，有選擇性地融化提前鋪好的金屬粉末，再同基體冶金進(jìn)行結(jié)合，通過不斷逐層鋪粉來完成連續(xù)掃描，最終制造三維金屬零部件[1]。因?yàn)榧す?D打印技術(shù)使用的是單模光纖激光發(fā)生器，所有除了光束的質(zhì)量高，而且產(chǎn)品成型的精度也非常高。不僅如此，激光3D打印技術(shù)為了保證激光聚焦光斑的一致性，使用了動態(tài)聚焦激光掃描振鏡，與此同時還可以在腔體內(nèi)轉(zhuǎn)載不銹鋼真空惰性氣體，從而達(dá)到腔體保護(hù)的目的。根據(jù)上述描述可知，激光3D打印技術(shù)兼具力學(xué)性能好和精確度高的優(yōu)點(diǎn)。

1.2激光3D打印技術(shù)工作原理

激光3D打印技術(shù)的快速成型技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是建立在選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的基礎(chǔ)上的，激光3D打印技術(shù)主要是應(yīng)用強(qiáng)度較高的激光把材料粉末燒結(jié)，最后燒至成型。下面本文將對選擇性激光燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行簡單介紹：選擇性激光燒結(jié)技術(shù)主要是應(yīng)用激光實(shí)現(xiàn)固體粉末的分層燒結(jié)，再層層疊加燒結(jié)所成型固化，最后生成所需性狀的零件。歸納起來，該工藝工程涉及到了CAD建模——數(shù)據(jù)處理——鋪粉——燒結(jié)——處理等流程。該生產(chǎn)系統(tǒng)主要由激光器、工作臺、推粉墻、激光器、激光光路系統(tǒng)、工作缸、震驚運(yùn)動系統(tǒng)、供粉缸等部分構(gòu)成。在成形時，需要先于工作缸內(nèi)鋪設(shè)一定厚度的粉末材料，這便是第一層燒結(jié)的原材料，該材料的作用是發(fā)揮支撐；再對激光束進(jìn)行調(diào)焦等校正后，通過計(jì)算機(jī)控制激光束，根據(jù)截面輪廓信息，掃描并燒結(jié)制件的實(shí)心部分，讓粉末的溫度上升，直到達(dá)到融化點(diǎn)，粉末顆粒在交界位置被融化，粉末相互燒結(jié)，依次獲得各層輪廓；沒有被燒結(jié)的粉末依然為松散狀，可以將其作為工件和下一成形面的支撐，可以在一定程度發(fā)揮散熱功效；待完完成一層成形后，在伺服電機(jī)的作用下，工作缸推粉板將粉末面下降一個截面層的高度，同樣供粉缸推粉板也可以在伺服電機(jī)的作用下，上升一個截面層的高度，從而增強(qiáng)鋪粉的效果，另外，供粉缸推粉板上升的高度也可以稍微大于一個截面的高度，然后在推粉墻的作用下，開展下一層鋪粉和鋪平；此后激光束再次開展掃描燒結(jié)，反復(fù)重復(fù)上述工作流程，最終便可以獲得三維工件。

1.3激光3D打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

對激光3D打印技術(shù)而言，其最大的優(yōu)點(diǎn)便是無需機(jī)械加工，也不需要任何模具便可以直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，極大地縮短了研制產(chǎn)品所需時間，提高了生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。同傳統(tǒng)的技術(shù)相比，歸納起來激光3D打印技術(shù)主要具備以下優(yōu)點(diǎn)：（1）由于摒棄了生產(chǎn)線，極大地減少了成本支出；（2）極大的降低了材料，減少了材料浪費(fèi)；（3）激光3D打印技術(shù)能夠制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無法制作出來的形狀；（4）激光3D打印技術(shù)進(jìn)一步簡化了生產(chǎn)制造過程，能夠在最短時間內(nèi)生產(chǎn)出物美價廉的產(chǎn)品。激光3D打印技術(shù)除了上述優(yōu)點(diǎn)外，還具有一些其他優(yōu)點(diǎn)。絕大部分的金屬和塑料零件是為了生產(chǎn)而設(shè)計(jì)，這樣的零件可能十分笨重，并且經(jīng)常含有同制造相關(guān)但是跟功能關(guān)系不大的剩余物。而激光3D打印技術(shù)不會存在上述情況，激光3D打印技術(shù)中，原材料全部被應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)中，通過激光3D打印技術(shù)，生產(chǎn)的零件更加精細(xì)且輕盈，當(dāng)材料不再受制于生產(chǎn)時，便可以通過最優(yōu)化的方式實(shí)現(xiàn)功能最大化，因此和傳統(tǒng)技術(shù)相比，激光3D打印技術(shù)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品同等堅(jiān)固，但是重量要輕60%左右[2]。

2.激光3D打印技術(shù)在信息服務(wù)中的應(yīng)用

眾所周知，圖書館乃開發(fā)和利用各種信息的關(guān)鍵部門，也是為廣大讀者提供服務(wù)的機(jī)構(gòu)，而圖書館傳統(tǒng)的信息服務(wù)模式大多為從版權(quán)提供商那里購買印刷型紙質(zhì)和數(shù)字資源等信息產(chǎn)品，然后將其提供給用戶和讀者使用。自我國印刷術(shù)出來以來，信息服務(wù)領(lǐng)域局限于平面服務(wù)中，而激光3D打印技術(shù)的誕生打破了上述格局，推動了信息化服務(wù)由平面向立體的轉(zhuǎn)變。當(dāng)前，激光3D打印技術(shù)已經(jīng)被當(dāng)做信息時代打印技術(shù)一項(xiàng)具有劃時代意義的技術(shù)，甚至有學(xué)者將激光3D打印技術(shù)同蒸汽機(jī)這一開啟工業(yè)革命的技術(shù)相提并論。縱觀當(dāng)前武漢大學(xué)圖書館、北京大學(xué)圖書館、浙江圖書館、上海圖書館等均高校圖書館和公共圖書館均陸陸續(xù)續(xù)引進(jìn)了3D打印機(jī)，為此并聘請了一批專業(yè)的人員，對這些人員開展技能培訓(xùn)，并開啟了創(chuàng)新、創(chuàng)客空間。隨著數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展，相信在將來的信息服務(wù)模式在激光3D打印技術(shù)的推動下，將由傳統(tǒng)單一提供書籍資訊和信息提供者向圖書等信息商品的生產(chǎn)者和提供者角色轉(zhuǎn)變。將激光3D打印技術(shù)應(yīng)用在圖書館中是創(chuàng)新信息服務(wù)的重要舉措，伴隨著材料科學(xué)的發(fā)展，相信在不久的將來肯定會研發(fā)出適合期間、圖書的可回收循環(huán)使用材料，如此一來便極大的降低了打印成本，并且耐磨損遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于紙質(zhì)，相信屆時圖書館和其他信息服務(wù)機(jī)構(gòu)便可以按照用戶或者讀者的需求采購出版社建模好的3D電子圖書，應(yīng)用激光3D打印技術(shù)生產(chǎn)出滿足廣大讀者多樣化需求的信息產(chǎn)品。與此同時，應(yīng)用激光3D打印技術(shù)還可以有效的保護(hù)絕本文獻(xiàn)、珍本文獻(xiàn)等[3]。迄今為止，我國已經(jīng)有很多家信息服務(wù)機(jī)構(gòu)和圖書館將激光3D打印技術(shù)應(yīng)用在信息服務(wù)中，例如：2013年，上海圖書館便在自身公共圖書館宣傳周上，將之前的專利標(biāo)準(zhǔn)檢索工具閱覽室改造成具有新型的全新閱覽室，并首次引入了3D打印機(jī)，從而更好地為讀者提供服務(wù)，將讀者的創(chuàng)意靈感充分激發(fā)出來，將圖書館真正打造成一個集學(xué)習(xí)、開拓思維、探索為一體的場所。另外，在繼上海圖書館后，浙江圖書館也進(jìn)行了嘗試，并取得了滿意的效果。

3.小結(jié)

綜上所述，近年來，伴隨著全球及各大企業(yè)越來越關(guān)注激光3D打印技術(shù)，激光3D打印技術(shù)因具備其他技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)將可能被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)中，在上文筆者探討了激光3D打印技術(shù)在信息服務(wù)中的應(yīng)用，取得了滿意效果。而激光3D打印設(shè)備市場將迎來持續(xù)增長的態(tài)勢，相信在不久的將來，激光3D打印技術(shù)將走進(jìn)千家萬戶，開創(chuàng)一個全民制造的新時代。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁建平.三維激光3D打印技術(shù)在數(shù)字化重現(xiàn)中的應(yīng)用[J].激光雜志，2018，39（06）：125-129.

[2] 蔣道銀，蔡怡婷，周凱華.3D打印技術(shù)在文物修復(fù)、復(fù)制運(yùn)用和探索[J].文物修復(fù)與研究，2016（00）：644-648.

[3]王歌，張慶棟.3D 激光打印技術(shù)的研究及發(fā)展動態(tài)[J].技術(shù)創(chuàng)新，2016（31）：116