隨著智能制造技術的不斷發展，3D打印這項“黑科技”被廣泛應用在工業設計、醫療康復、信息系統等行業，已經成為高端制造業的重要代表。然而，很多小伙伴還不太了解這項技術，今天就跟著小編一起來到石家莊地鐵，帶你探究3D打印黑科技！
什么是3D打印？
3D打印，又稱增材制造，即把材料一層層增加、堆疊，最后制作出一個物體。通俗地說，3D打印材料逐層堆積疊加的過程就像蓋房子，你先按照需求設計好房屋圖紙，準備好“建筑材料”，再根據圖紙一步步地建造，最終呈現出成品。
3D打印機是怎樣工作的？
在石家莊地鐵AFC創新工作室（AFC：Automatic Fare Collection system，自動售檢票系統）內擺放著一個體積約一立方米的“黑色匣子”，別看這個“神秘匣子”其貌不揚，它的真實身份就是聲名在外、數字科技的代表——3D打印機。
3D打印原理是基于“分層制造，堆疊成型”的方式實現零件的快速制造。打印主要分為五個步驟：
一是模型掃描。這一步就像蓋房子設計圖紙，用3D掃描儀掃描想打印的零部件，獲得零部件的數據模型，完成初步建模；
圖一 模型掃描
二是模型調整。上一步我們雖然畫出了草圖，但數據不夠精確，需要實際測量零部件，然后使用專業建模軟件對掃描生成的3D模型進行數據調整；
圖二 模型調整
三是模型切片。圖紙畫完了，怎樣讓3D打印機看懂我的設計呢？這就需要將圖紙轉化成打印機能識別的語言。具體方法是使用專業切片軟件設置模型文件的打印參數，并將模型文件轉換成打印機可識別的文件類型；
圖三 模型切片
四是模型打印。這就是“蓋房子”階段了，將切片完成的模型文件導入打印機，打印機即可按照設定的參數逐層打印，最后獲得零部件的3D打印實體模型；
圖四 模型打印
五是模型對比測試。通過對比3D打印零部件和原零部件的精度、強度等參數，判斷打印是否合格。
圖五 對比測試
3D打印有什么作用？
說起3D打印的作用，石家莊地鐵運營分公司AFC創新工作室的專業技術人員最有發言權。地鐵使用的設備往往是高度定制化的，零部件損壞后很難從市面上采購到合適的替換件，這就造成了設備維修周期長，成本高的問題。以AFC設備維修為例，采用3D打印技術后非標準零部件維修難的問題迎刃而解，打印出的零部件大小、強度、功能完全達標，甚至可以超過原廠標準。在創新工作室專業技術人員的攻關下，自2022年9月，研制成功并投入設備使用的零部件有6種32個，涉及進口模塊的紙幣單元、硬幣單元，無需定制開模即可快速修復設備故障，節約維修費用約9萬元，保證了AFC設備可靠運行服務，提升了零部件的國產化率，實現了關鍵進口模塊零部件的自主研發制造。
圖六 打印零部件展示
隨著3D打印技術的發展，其軟硬件不斷得到改進，其功能將更加強大。這些發展都將加速3D 打印在公共交通行業的推廣應用，石家莊地鐵運營分公司將依托3D打印技術，持續開展零部件的自主研發制造及適配工作，讓維修保養更加快捷、靈活、經濟、智能。
（供稿人：常鹿儀、吳凱華，審核人：田張夢）
