3D打印技術的迅速白熱化，炒紅了國內外股市，也突然間讓一向默默無聞的大連理工大學材料科學與工程學院教授姚山及其團隊備受關注。因為“世界最大幅面的3D激光打印機”，就誕生在他的實驗室里。
這臺目前“世界最大的3D激光打印機”，主體高達4米，長約10米，寬約3米，可以打出4米直徑輪胎花紋模具的鑄型、復雜曲面葉片鑄型等，讓人們在3D打印的工業化應用之路上看到更多的可能。
然而，姚山卻表示，3D打印技術應該理性“降溫”，因為“技術上無法生成高精度的工業制件，就不可能完全擺脫傳統的制作方法”。這又是怎么一回事呢？
“大”是因為“快”
3D打印技術被很多人視作第三次技術革命的前奏，可是誰也無法掩蓋激光3D打印機的弊端—“慢”。指甲蓋大小的微型茶壺需要打印1個多小時，打印一個鋼鐵俠頭盔需要一個星期。如此計算，打印大件的機翼、螺旋槳恐怕要以月計。
然而，如今這一弊端在姚山的團隊有所突破。這源自姚山的兩個專利—基于覆膜粉末材料輪廓線掃描的激光快速成型方法和復雜形狀幾何體的覆膜粉體激光選區失效整體成型方法，保守估計輪廓失效法比傳統的SLS法提高5~15倍的速度，制造成本降低了40%。
據姚山介紹，3D打印都是通過疊層鋪粉的技術實現的，鋪粉之前要對3D建模的斷面進行逐層掃描。普通的3D打印機逐層掃描橫截面上的每個點，而他所開發的技術只掃描橫截面上的輪廓線及幾個分隔線。“我們用最慢的速度做到五六層時，一般的3D打印機才做完第一層。”
這臺世界最大幅面3D激光打印機的誕生有一定的偶然性，它是姚山應合作方的要求，為生產直徑4米的工程輪胎花紋模具開發而制作的。“機器大的前提是打印速度要快，否則它就失去了大的價值。如果耗時過長，用傳統的工業方法也能做出來，成本優勢不見得存在，市場應用也會受到限制。”
直接用于工業制件尚缺火候
既然速度提高了，未來能否應用在工業批量生產上？富士康郭臺銘曾批駁3D打印技術引領第三次技術革命的言論，甚至放言說“如果真的是（第三次技術革命的引領），"郭"字就倒過來寫”。
姚山告訴記者， 3D打印每層粉體的厚度在0.2~0.3毫米，如不做特殊處理，不可避免會有臺階效應，并導致物件有0.1~0.2毫米的誤差。“這樣的物件，作為不求表面尺度和粗糙度的結構件是可以的，但是直接用于工業多半是不合格品，因為工業制件通常有嚴格的尺寸精度和粗糙度要求。”
正如人們所知道的，如今3D打印技術尚無法突破設備、材料造價等方面的瓶頸，實現大規模量產尚待時日。姚山團隊走的是一個“中間路線”，用3D打印技術制作砂型（芯）。在他的實驗室里，有3D打印出來的輪胎花紋砂型、螺旋槳砂型、汽車沖壓模具砂型及其水道砂芯、動物雕像等等，只不過它們都是清一色的“沙色”，他笑著把它們稱作“丑姑娘”。
“姑娘”雖“丑”，但卻能派上用場。經3D打印生成的砂型結合傳統的鑄造技術就可以獲得金屬的樣件或毛坯，比起傳統的鑄造方法，這種基于數字化技術的鑄件在精度及其穩定性上有了很大的提高，可以直接用于數控精加工制得金屬模具。用于鑄型（芯）3D打印的材料是鑄造用的覆膜砂，成本每噸只有1000~2000元。
下一步，反變形
3D打印技術白熱化的當下，國內大部分研究關注3D打印制件本身，而姚山的注意力已經轉向研究制件的變形問題。
姚山團隊的研發目標是用3D技術制作模具，其中變形及其控制技術是攻關的要點。
他表示，實現數字化控制后，在材料單一的環境下，可以通過數學建模和實驗來掌握變形規律并制定反變形的規則，根據反變形規則預先計算出產品的反變形量并修正制件的尺寸，最終使得目標制件在尺寸上符合設計要求。
在姚山的實驗室里，有一組學生專門對3D制件進行三維掃描，把3D打印出來的模型和3D設計模型進行比對。
學生楊通表示，在三維結構中，制件不同部位的壁厚有厚薄之分，加工過程中的溫度變化會導致產品變形，但這種變形是有規律可循的。通過掃描三維點云，用軟件比對點云數據與原設計件的差值，再結合數學建模和數值分析就能逐步找到結構和熱過程對變形的影響，總結規律。
“把3D打印和最基礎的鑄造技術結合起來，是我們的核心目標。”為了實現這個目標，姚山“先想了10年，又做了10年”，他期待不遠的將來，能夠基于3D技術生產出最好的鑄件和金屬模具。
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