3D打印 乐器研发的一场革命
来源:音乐周报 编辑:卢旸 2014-11-07 09:48:00
乐器可以打印出来?上海乐器展上,用3D打印机打印的笛子、萨克斯等乐器吸引了大批观众围观。3D打印技术在乐器行业还是个新鲜事,带着这份好奇,笔者来到率先引进3D打印机的北京乐器研究所一探究竟。
从2个月到1天
北京乐器研究所高级工程师孙朝平将设计好的3D图纸录入电脑,按下3D打印机开始键,打印机显示自动计算出的用料和用时,打印头测试平台四角,符合要求,开始吐出一条细细的丝,落到平台上即刻凝固。点连成线,线汇成面,一刻钟之后,一个方形的电子琴控制按钮就打印出来了。
2012年,北京乐器研究所斥资35万元引进一台3D打印机。第一次提出购买申请的时候,领导没有批准,北京乐器研究所电子室主任、高级工程师唐建告诉笔者:“当时都不了解是什么东西,3D打印机不在政府采购清单里,后来又专门打报告才批准。”
之所以引进,是为了辅助高端电子钢琴科研项目。研发乐器经常需要设计、制作一些零件,并验证其实用性。北京乐器研究所由于不具备加工能力,“只能拿设计图纸到外面找人制作,生产周期无法控制,比如做个电钢琴的控制盒,光开这个模具,再校对好,前前后后就要两个月。而使用3D打印机,1天就能完成。”唐建说:“打印结束自动停止,不需要人盯着,节约人力成本,而且对时间有更多把控,主动权也大多了。”
从5、6万到几百元
使用3D打印机可以降低研发成本。以电子钢琴控制盒面板为例,以前即使只制作一个也要到外面开个模具,一开模具就要5、6万。凭借想象设计出来的图纸经常存在各种料想不到的问题,模具开好,做出成品才发现不合适。乐器研发反反复复、修修改改更是经常事。
“模具废了不能用,还解释不清楚。”唐建说,“用3D打印真是太省事了。只要有设计图纸,当时就能打出来。成本按所需材料的克数计算,研究所里的3D打印机使用ABS工程塑料,这种材料一克3块钱,打印个模型只要几百元。有了想法,先画个图打印出来,看看行不行。比如设计螺丝孔,可以打印出来把螺丝拧进去,验证尺寸、强度够不够,一试就知道,敲定了设计再到外面做模具就省事儿多了。以前光看图纸,不容易看懂,现在能打印个现成的模型,图纸对着模型,一说就明白了,跟制造者也更容易交流。”另外,传统工艺在进行车、刨的时候要小心翼翼,容易有误差,3D打印精确度大大提高,还不会产生废料。
更适合乐器研发
虽说能够打印出外观完全一样的乐器,但是目前3D打印还无法用于乐器生产,主要是材料上的问题没法解决。据介绍,现在的3D打印材料主要是ABS工程塑料、光敏树脂、铁、陶瓷等可以分解成液体或者粉末,再利用激光固化起来的材料。而乐器要发音,对材料有很严格的要求。比如很多乐器是木材制作的,木材必须是整料,讲究纹理、密度等,分解成粉末再粘合起来就与原来的物理结构完全不同。材质不同,传递的音速就不一样,震动的音色也不一样,“演奏起来肯定不是味。”唐建说。
3D打印机造价不菲,由使用的材料、选取的工艺、打印的体积等因素决定。据代理3D打印机的北京上拓科技公司工作人员介绍,客户购买打印机主要用于医疗、教学、科研等领域,乐器企业研发推荐选择使用光敏树脂材料,精确度较高,打印长宽高均在20多厘米的专业打印机,售价少说也要二三十万元。若打印些简单的乐器小零件,不要求非常精密的,可以选择桌面型3D打印机,售价在2万多元。光敏树脂材料费贵一些,一克十几元。
专家建议,消费者如果是偶尔打印,可以到有3D打印机的单位,由专业人员将平面图纸转化为3D图纸,用3D打印机打印出来。唐建介绍,北京乐器研究所也会为其他单位打印一些配件,提高机器使用率,收取一定费用,包括材料费、人工费加起来16元/克。如果没有图纸只有实物,可以去销售3D打印机的公司,将现成的乐器给设计公司,通过扫描仪逆向建模,把实物转换为3D打印格式,然后通过机器3D打印出来。
说起3D打印未来的发展,唐建认为,这是一场革命,就像当初的计算机,“上世纪80年代,乐器研究所引进286电脑都是新鲜事,要专业人员操作,现在家家户户都有了。只要3D打印机的材料解决了,技术就能普及,以后家里配个琴键、控制钮自己打印出来就行了。”
责任编辑:刘鲁民
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