随着智能制造技术的不断发展，3D打印这项“黑科技”被广泛应用在工业设计、医疗康复、信息系统等行业，已经成为高端制造业的重要代表。然而，很多小伙伴还不太了解这项技术，今天就跟着小编一起来到石家庄地铁，带你探究3D打印黑科技！
什么是3D打印？
3D打印，又称增材制造，即把材料一层层增加、堆叠，最后制作出一个物体。通俗地说，3D打印材料逐层堆积叠加的过程就像盖房子，你先按照需求设计好房屋图纸，准备好“建筑材料”，再根据图纸一步步地建造，最终呈现出成品。
3D打印机是怎样工作的？
在石家庄地铁AFC创新工作室（AFC：Automatic Fare Collection system，自动售检票系统）内摆放着一个体积约一立方米的“黑色匣子”，别看这个“神秘匣子”其貌不扬，它的真实身份就是声名在外、数字科技的代表——3D打印机。
3D打印原理是基于“分层制造，堆叠成型”的方式实现零件的快速制造。打印主要分为五个步骤：
一是模型扫描。这一步就像盖房子设计图纸，用3D扫描仪扫描想打印的零部件，获得零部件的数据模型，完成初步建模；
图一 模型扫描
二是模型调整。上一步我们虽然画出了草图，但数据不够精确，需要实际测量零部件，然后使用专业建模软件对扫描生成的3D模型进行数据调整；
图二 模型调整
三是模型切片。图纸画完了，怎样让3D打印机看懂我的设计呢？这就需要将图纸转化成打印机能识别的语言。具体方法是使用专业切片软件设置模型文件的打印参数，并将模型文件转换成打印机可识别的文件类型；
图三 模型切片
四是模型打印。这就是“盖房子”阶段了，将切片完成的模型文件导入打印机，打印机即可按照设定的参数逐层打印，最后获得零部件的3D打印实体模型；
图四 模型打印
五是模型对比测试。通过对比3D打印零部件和原零部件的精度、强度等参数，判断打印是否合格。
图五 对比测试
3D打印有什么作用？
说起3D打印的作用，石家庄地铁运营分公司AFC创新工作室的专业技术人员最有发言权。地铁使用的设备往往是高度定制化的，零部件损坏后很难从市面上采购到合适的替换件，这就造成了设备维修周期长，成本高的问题。以AFC设备维修为例，采用3D打印技术后非标准零部件维修难的问题迎刃而解，打印出的零部件大小、强度、功能完全达标，甚至可以超过原厂标准。在创新工作室专业技术人员的攻关下，自2022年9月，研制成功并投入设备使用的零部件有6种32个，涉及进口模块的纸币单元、硬币单元，无需定制开模即可快速修复设备故障，节约维修费用约9万元，保证了AFC设备可靠运行服务，提升了零部件的国产化率，实现了关键进口模块零部件的自主研发制造。
图六 打印零部件展示
随着3D打印技术的发展，其软硬件不断得到改进，其功能将更加强大。这些发展都将加速3D 打印在公共交通行业的推广应用，石家庄地铁运营分公司将依托3D打印技术，持续开展零部件的自主研发制造及适配工作，让维修保养更加快捷、灵活、经济、智能。
（供稿人：常鹿仪、吴凯华，审核人：田张梦）
