青铜3D打印入门指南
魔猴君 知识堂 94天前
青铜无疑是一种永恒而厚重的材料，常用于雕塑创作，但许多创作者却误以为它遥不可及。想要打造惊艳的金属外观，甚至用真正的青铜进行打印，其实比很多人想象的要近得多。在本指南中，我们将详细介绍如何在3D打印中呈现青铜的经典之美——从简单的精加工技巧到先进的金属打印技术。
马萨诸塞州波士顿的汉克·威利斯·托马斯(Hank Willis Thomas)创作的“拥抱”雕像由瓦拉瓦拉铸造厂(Walla Walla Foundry)采用3D打印模型铸造而成，由609个独立部件组成（来源：Mass Design Group）
与金银3D打印一样，青铜3D打印也有多种方法。当我们谈论3D打印青铜首饰或小物件时，95%指的是3D打印用于铸造该物品的模具或模型。但直接3D打印青铜也是可行的，通常需要使用激光粉末床熔融或粘合剂喷射3D打印机打印青铜粉末。
然而，更经济的方法是将聚合物细丝嵌入适量的青铜粉，使模型抛光后看起来像青铜，甚至具有坚固的金属般的重量。
美国ANAFoundry使用Liqcreate的SLA 3D打印机和铸造树脂来制作这个模型，该模型用于制作这座青铜雕像的模具（来源：Liqcreate）
如果您只需要3D打印几个青铜部件，最好的选择可能是3D打印服务，该服务可以采用您的数字设计，打印模型，制作模具，然后用青铜铸造您的部件，或者直接用青铜进行3D打印-尽管后者不太常见。
现在，让我们来看看一些青铜3D打印工艺和服务。
3D打印青铜的优秀范例
五千多年前，当人们开始将软铜与锡混合，创造出用于工具、武器、艺术品和硬币的青铜时，它开启了人类历史上最重大的文化变革之一。我们并非将3D打印与青铜时代进行比较，但这项技术确实在使青铜更容易应用于各种用途方面发挥了重要作用。
2019年，伦敦青铜铸造公司与3D打印机制造商Voxeljet合作，为“绿人”——一座两米高的青铜雕像3D打印铸模（来源：Voxeljet）
青铜最具代表性的应用之一是青铜雕像。通常，青铜雕像，例如罗丹的《思想者》，先用粘土雕刻，然后覆盖石膏，形成模具，再将熔化的青铜倒入模具中。大型雕像通常先分块铸造，然后再组装。
如今，像美国瓦拉瓦拉铸造厂(Walla Walla Foundry)这样的传统艺术铸造厂，经常使用3D打印模型来铸造雕像。艺术家不再需要雕刻真人大小的模型来制作铸模。整个过程直接从计算机设计程序转化为3D打印模型。
这就是瓦拉瓦拉铸造厂（Walla Walla Foundry）建造由艺术家汉克·威利斯·托马斯（Hank Willis Thomas）设计的名为“拥抱”（The Embrace）的雕像时所遵循的一般流程。这座20英尺高的青铜雕像是为了纪念马丁·路德·金和科雷塔·斯科特·金的一生，于2023年1月在波士顿揭幕。
瓦拉瓦拉铸造厂（Walla Walla Foundry）将托马斯最初的概念模型以数字文件的形式放大到所需的尺寸，并将其分割成600多个部件。这些部件使用Voxeljet 1000 3D打印机进行3D打印，然后浸入陶瓷中制成模具。之后，将模型和模具组件加热，将模型材料完全烧尽，只留下一个空腔，用于浇注熔融的青铜。
这款铝青铜炮手棘轮是澳大利亚军队的必备工具，可以使用Spee3D冷喷涂3D打印机在现场进行3D打印（来源：Spee3D）
青铜和青铜合金是广泛用于工业领域的宝贵材料。金属3D打印机制造商Spee3D证明，军队可以使用冷喷涂3D打印在战场上实现自给自足。举几个例子，澳大利亚军方的一个团队能够在60分钟内打印出一个重2公斤的铝青铜炮手棘轮。该工具是操作澳大利亚轻型装甲车机枪所必需的，而青铜因其防火花特性而非常重要。使用Spee3D的打印机，制造该物品的成本约为100美元。士兵们还在10分钟内打印了一个铝青铜铰链，这是手动燃油泵安全操作的重要组成部分，成本约为35美元。
3D打印青铜复制品
奥拉夫·迪格尔(Olaf Diegel)和他的团队用3D打印复制的青铜色聚合物花环，用来替换从户外纪念碑上偷走的贵金属实心青铜花环（来源：Olaf Diegel）
青铜是一种珍贵的金属，用青铜铸造或印刷的雕像和艺术品很容易被盗。例如，2021年，新西兰奥克兰一所学校大门上为纪念在第一次世界大战中牺牲的教师而悬挂的青铜花圈被盗后，当地官员认为最好不要再安装更多青铜花圈。
于是，他们联系了奥克兰大学的创意设计与增材制造实验室。实验室的团队对类似的花环进行了3D扫描，然后使用SolidWorks和Meshmixer等软件对数字文件进行数字雕刻，并进行必要的调整。根据数字设计，他们使用EOS Formiga P110 Velocis SLS 3D打印机分段打印花环，并用环氧树脂粘合在一起。接缝处用汽车填料填充，并进行打磨和涂底漆。之后，他们涂上青铜漆，并进行氧化处理。之后，他们清除了氧化物，就像花环经过清洁和抛光一样，使其呈现出更自然的青铜光泽
使用3D打印模具铸造青铜
如何让海星更加惊艳？青铜涂层（图片来源：i materialise via flickr）
正如我们上面提到的，3D打印技术主要通过用蜡或其他材料打印模型来制作青铜器。这种被称为失蜡铸造的铸造方法已有数千年历史，工匠首先用蜡或粘土进行雕刻。然后将器物浸入或涂上一层类似石膏的材料，待其干燥后包裹住器物。之后，加热石膏使蜡熔化，留下一个与器物形状相同的空腔。将熔化的青铜倒入其中，一尊青铜雕像、硬币或工具就完成了。
如今，您可以使用类似蜡的材料进行3D打印，这意味着您可以使用计算机辅助设计(CAD)软件设计您的模型，然后直接打印出来或上传到按需3D打印服务。最典型的用于精细蜡模型的3D打印机是桶聚合法，但蜡-PLA线材也可用于FDM 3D打印机。
编译整理：3dnatives
