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SLS发明之路:用工匠的严谨支撑科技的创新

http://www.screen.hc360.com2017年04月24日22:00 来源:南极熊3D打印网T|T

戴克(Carl R. Deckard)出生于1961年,拥有美国德克萨斯大学机械系的博士学位,是选择性激光烧结(SLS)3D打印技术的发明人。

戴克的父母都拥有博士学位,从小就受到了良好的家庭教育。因为对科学发明的浓厚兴趣,戴克读大学时选择了机械工程专业。1981年夏天,戴克结束了他大学本科一年级的学习,在TRW Mission做实习工作,TRW Mission是一家位于休斯顿的开发油井的机械制造厂。当时正是计算机辅助设计软件(CAD)刚起步的年代,实际铸件的形体,主要是由熟练的工匠按照二维图纸手工制造而成。德克当时想,如果能够发明一种方法,直接通过CAD模型数据驱动来制造铸件,这将是一个很大的市场。于是在接下来的两年半,德克开始致力于增材制造的研究。

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Carl Deckard

对于减材制造而言,1952年美国麻省理工学院开发的CNC机器实现了计算机控制机械的雏形;20世纪60、70年代,中国的机加工中开始使用俄国人发明的数控线切割机床生产模具,利用切割钨丝与模具之间的放电效应来切割金属。德克意识到,利用传统的减材方法来制造,刀具、模具的设计相当困难。如果使用增材的方法,即用能量强大的激光束烧结粉末,层层叠加,就能完成数据驱动的三维制造。

1984年,就在德克结束大学本科的那一年,激光烧结技术的体系已经基本在德克的脑海中成形了。在德州奥斯汀大学机械系做助理教授的比曼(Joe Beaman)博士看到了这个年轻人想法的前景,决定找研发经费帮助他实现这项研究,并招收他为硕士生。

德克在他的首次SLS实验项目中烧结前(左)与烧结后(右)的塑料粉末

1986年5月,戴克获得了硕士学位,在比曼的指导下继续攻读博士学位,并获得了国家科学基金会(NSF)30,000美元资助。同年10月,戴克提交了选择性激光烧结SLS专利后,受到了不少投资人的亲睐。工程院助理院长Paul F.McClure博士和一位企业家Harold Blair会见了戴克,提出了希望能把这项专利实现商业化的构想。之后他们共同成立了全球首家SLS激光烧结公司Nova Automation,启动资金30万美元。

1987年奥斯汀美国政治家报纸的新闻剪报,介绍Nova Automation公司及其革命性的3D打印技术。图为Carl Deckard(左)和Joe Beaman(右)。

1987年,戴克成功研发出了一台名为Besty的激光烧结3D打印机,并凭借这项机器的发明于1988年获得了博士学位。

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戴克在早期研究阶段所研发的SLS激光烧结机,Besty的前身

戴克用Besty激光烧结机打印的部件

Besty机器的仪器构造

1989年,戴克在博士后期间,与一位名叫Paul Forderhase的设计师共同开发了全新的SLS 3D打印机--Bambi。Bambi机器长10英尺(3.1米),高7英尺(2.1米),重达几千磅。这台机器作为研究和工业生产的设备,在美国德克萨斯大学服务多年。Nova Automation公司则一直致力于改进其技术,从而用于商业用途。

Bambi机器和首席设计师PaulForderhase

使用Bambi机器制造的塑料部件

1989年2月,Nova Automation正式改名为DTM公司。DTM是Desktop Manufacturing的缩写,因为当时的媒体都在用“桌面级”来形容SLS技术的3D打印设备,DTM由此得名。戴克继续在DTM公司进行SLS激光烧结系统的研发,于1993年研发出了第一台在商业上成功的SLS设备Sinterstation 2000。

Sinterstation 2000

2001年,DTM公司被3D Systems以4500万美元的估值收购。戴克在DTM被收购后成为了克莱姆森大学(Clemson University)的工程系教授。三年半时间后,戴克回到奥斯汀,开始了四冲程发动机Deckard Engine的研发。不过戴克的大部分研究时间仍然是在增材制造的项目。2012年,戴克作为创始人之一成立了Structured Polymers LLC公司,致力于为SLS设备研发新型聚合物材料。

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从左至右:Carl Deckard,JoeBeaman和Paul Forderhase拍摄于2012年11月19日。背景中的图像是选择性激光烧结制作的微型德克萨斯大学塔

责任编辑:刘洋推荐

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