近幾年，五軸3D打印技術(shù)在增材制造產(chǎn)業(yè)悄然走紅。增加了“左膀右臂”的3D打印機(jī)，在能耗、效率、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜度、材料兼容性等多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，還架起了增材制造與減材制造之間技術(shù)融合的橋梁。

3D打印機(jī)增加“左膀右臂”五軸設(shè)備悄然走紅

近日，印度一家3D打印初創(chuàng)企業(yè)推出了一款5D打印機(jī)，僅僅憑借名稱(chēng)就吸引了業(yè)界眾多關(guān)注的目光——畢竟，當(dāng)前人們大多對(duì)4D打印的新鮮感還未褪去呢。

不過(guò)，這里所謂的5D其實(shí)并不是在4D的基礎(chǔ)上又添加了一維，而是在3D的基礎(chǔ)上增設(shè)了兩個(gè)軸，這種打印機(jī)也并非該公司發(fā)明的最新技術(shù)，此前，5軸3D打印機(jī)已經(jīng)在多個(gè)國(guó)家出現(xiàn)。印度這家企業(yè)的5D打印機(jī)只不過(guò)是在結(jié)構(gòu)方面有了進(jìn)一步優(yōu)化，價(jià)格也更具競(jìng)爭(zhēng)力。

那么，五軸3D打印機(jī)究竟有何非凡之處，3D打印機(jī)為何需要這“左膀右臂”呢？

從五軸3D打印設(shè)備的早期設(shè)計(jì)來(lái)看，它是業(yè)者將增材制造與減材制造相結(jié)合的產(chǎn)物。自從3D打印興起以來(lái)，關(guān)于增材與減材制造孰優(yōu)孰劣、誰(shuí)將取代誰(shuí)的話(huà)題便成了業(yè)界的爭(zhēng)論焦點(diǎn)。顯然，這兩種技術(shù)各具優(yōu)勢(shì)，不是簡(jiǎn)單的存一去一的關(guān)系。于是，部分業(yè)內(nèi)人士嘗試制作可將二者結(jié)合的設(shè)備，由用戶(hù)根據(jù)具體需要來(lái)決定使用哪種。

2014年，英國(guó)一家3D打印設(shè)備制造商推出一款名為5AxisMaker的五軸加工平臺(tái)。用戶(hù)只需更換其工具頭，便可獲得車(chē)削、噴涂、切割、3D掃描、3D打印等多種功能的服務(wù)。這臺(tái)機(jī)器還不是所謂的五軸3D打印機(jī)，但卻顯示了一種3D打印與減材制造相結(jié)合的趨勢(shì)。

2015年2月，德國(guó)一家制造企業(yè)將這一趨勢(shì)進(jìn)一步發(fā)展，把3D打印機(jī)與五軸數(shù)控機(jī)床相結(jié)合，在立式銑床主軸旁邊安裝了一個(gè)噴嘴，在第四、第五軸轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置了加熱器。至此，將五軸與3D打印設(shè)備相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念再度加強(qiáng)。

到了2015年7月，一臺(tái)五軸3D打印機(jī)便在挪威奧斯陸大學(xué)誕生了。讓人頗感意外的是，它并不是工業(yè)用機(jī)，而是桌面型設(shè)備，出自該校一位碩士之手。盡管作者沒(méi)有將這臺(tái)機(jī)器推向商業(yè)化，但其原型機(jī)已經(jīng)展現(xiàn)了此后五軸3D打印機(jī)的主要特色，即通過(guò)多出的兩軸使打印頭可在更多平面上打印，減少3D打印過(guò)程中支撐結(jié)構(gòu)的使用，提高設(shè)備制造凹陷、懸垂等特殊結(jié)構(gòu)的能力。

很快，工業(yè)級(jí)五軸3D打印機(jī)的研發(fā)在日本取得突破。2016年5月，日本造出該國(guó)首臺(tái)5軸混合制造3D打印機(jī)，這款機(jī)器將五軸加工、機(jī)械加工，基于擠出工藝的3D打印技術(shù)結(jié)合起來(lái)，并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行精確控制，可謂相當(dāng)超前。此后不久，日本工業(yè)巨頭三菱也宣布著手研發(fā)五軸3D打印技術(shù)。通過(guò)新增兩軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，制造支撐結(jié)構(gòu)所用的材料、能源與拆除支撐結(jié)構(gòu)的人工皆可省下，與此同時(shí)，3D打印的生產(chǎn)成本則進(jìn)一步降低，效率與自動(dòng)化程度得到提高。以節(jié)能、高效著稱(chēng)的日本制造業(yè)將目光投向這項(xiàng)技術(shù)，自在情理之中。

最近，來(lái)自波蘭的3D打印設(shè)備商VERASHAPE又為我們呈現(xiàn)了五軸3D打印技術(shù)的另一種潛能——支持多種材料打印。該公司于2017年11月展出了五軸3D打印機(jī)VSHAPER，特長(zhǎng)在于其五軸可在一次打印中將硬質(zhì)材料、高強(qiáng)度材料以及彈性材料用于制作同一物體。該設(shè)備有望于2019年上市。

增加了“左膀右臂”的3D打印機(jī)，在能耗、效率、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜度、材料兼容性等多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，獲得桌面級(jí)和工業(yè)級(jí)兩個(gè)市場(chǎng)的同時(shí)青睞，并在增材制造與減材制造之間架起了技術(shù)融合的橋梁，或?qū)⒊蔀槿蛑圃鞓I(yè)新的弄潮兒。