3D打印技术的迅速白热化，炒红了国内外股市，也突然间让一向默默无闻的大连理工大学材料科学与工程学院教授姚山及其团队备受关注。因为“世界最大幅面的3D激光打印机”，就诞生在他的实验室里。

　　这台目前“世界最大的3D激光打印机”，主体高达4米，长约10米，宽约3米，可以打出4米直径轮胎花纹模具的铸型、复杂曲面叶片铸型等，让人们在3D打印的工业化应用之路上看到更多的可能。

　　然而，姚山却表示，3D打印技术应该理性“降温”，因为“技术上无法生成高精度的工业制件，就不可能完全摆脱传统的制作方法”。这又是怎么一回事呢？

　　“大”是因为“快”

　　3D打印技术被很多人视作第三次技术革命的前奏，可是谁也无法掩盖激光3D打印机的弊端—“慢”。指甲盖大小的微型茶壶需要打印1个多小时，打印一个钢铁侠头盔需要一个星期。如此计算，打印大件的机翼、螺旋桨恐怕要以月计。

　　然而，如今这一弊端在姚山的团队有所突破。这源自姚山的两个专利—基于覆膜粉末材料轮廓线扫描的激光快速成型方法和复杂形状几何体的覆膜粉体激光选区失效整体成型方法，保守估计轮廓失效法比传统的SLS法提高5~15倍的速度，制造成本降低了40%。

　　据姚山介绍，3D打印都是通过叠层铺粉的技术实现的，铺粉之前要对3D建模的断面进行逐层扫描。普通的3D打印机逐层扫描横截面上的每个点，而他所开发的技术只扫描横截面上的轮廓线及几个分隔线。“我们用最慢的速度做到五六层时，一般的3D打印机才做完第一层。”

　　这台世界最大幅面3D激光打印机的诞生有一定的偶然性，它是姚山应合作方的要求，为生产直径4米的工程轮胎花纹模具开发而制作的。“机器大的前提是打印速度要快，否则它就失去了大的价值。如果耗时过长，用传统的工业方法也能做出来，成本优势不见得存在，市场应用也会受到限制。”

　　直接用于工业制件尚缺火候

　　既然速度提高了，未来能否应用在工业批量生产上？富士康郭台铭曾批驳3D打印技术引领第三次技术革命的言论，甚至放言说“如果真的是（第三次技术革命的引领），"郭"字就倒过来写”。

　　姚山告诉记者， 3D打印每层粉体的厚度在0.2~0.3毫米，如不做特殊处理，不可避免会有台阶效应，并导致物件有0.1~0.2毫米的误差。“这样的物件，作为不求表面尺度和粗糙度的结构件是可以的，但是直接用于工业多半是不合格品，因为工业制件通常有严格的尺寸精度和粗糙度要求。”

　　正如人们所知道的，如今3D打印技术尚无法突破设备、材料造价等方面的瓶颈，实现大规模量产尚待时日。姚山团队走的是一个“中间路线”，用3D打印技术制作砂型（芯）。在他的实验室里，有3D打印出来的轮胎花纹砂型、螺旋桨砂型、汽车冲压模具砂型及其水道砂芯、动物雕像等等，只不过它们都是清一色的“沙色”，他笑着把它们称作“丑姑娘”。

　　“姑娘”虽“丑”，但却能派上用场。经3D打印生成的砂型结合传统的铸造技术就可以获得金属的样件或毛坯，比起传统的铸造方法，这种基于数字化技术的铸件在精度及其稳定性上有了很大的提高，可以直接用于数控精加工制得金属模具。用于铸型（芯）3D打印的材料是铸造用的覆膜砂，成本每吨只有1000~2000元。

　　下一步，反变形

　　3D打印技术白热化的当下，国内大部分研究关注3D打印制件本身，而姚山的注意力已经转向研究制件的变形问题。

　　姚山团队的研发目标是用3D技术制作模具，其中变形及其控制技术是攻关的要点。

　　他表示，实现数字化控制后，在材料单一的环境下，可以通过数学建模和实验来掌握变形规律并制定反变形的规则，根据反变形规则预先计算出产品的反变形量并修正制件的尺寸，最终使得目标制件在尺寸上符合设计要求。

　　在姚山的实验室里，有一组学生专门对3D制件进行三维扫描，把3D打印出来的模型和3D设计模型进行比对。

　　学生杨通表示，在三维结构中，制件不同部位的壁厚有厚薄之分，加工过程中的温度变化会导致产品变形，但这种变形是有规律可循的。通过扫描三维点云，用软件比对点云数据与原设计件的差值，再结合数学建模和数值分析就能逐步找到结构和热过程对变形的影响，总结规律。

　　“把3D打印和最基础的铸造技术结合起来，是我们的核心目标。”为了实现这个目标，姚山“先想了10年，又做了10年”，他期待不远的将来，能够基于3D技术生产出最好的铸件和金属模具。