青銅無疑是一種永恒而厚重的材料，常用于雕塑創(chuàng)作，但許多創(chuàng)作者卻誤以為它遙不可及。想要打造驚艷的金屬外觀，甚至用真正的青銅進(jìn)行打印，其實(shí)比很多人想象的要近得多。在本指南中，我們將詳細(xì)介紹如何在3D打印中呈現(xiàn)青銅的經(jīng)典之美——從簡(jiǎn)單的精加工技巧到先進(jìn)的金屬打印技術(shù)。

馬薩諸塞州波士頓的漢克·威利斯·托馬斯(Hank Willis Thomas)創(chuàng)作的“擁抱”雕像由瓦拉瓦拉鑄造廠(Walla Walla Foundry)采用3D打印模型鑄造而成，由609個(gè)獨(dú)立部件組成（來源：Mass Design Group）

與金銀3D打印一樣，青銅3D打印也有多種方法。當(dāng)我們談?wù)?D打印青銅首飾或小物件時(shí)，95%指的是3D打印用于鑄造該物品的模具或模型。但直接3D打印青銅也是可行的，通常需要使用激光粉末床熔融或粘合劑噴射3D打印機(jī)打印青銅粉末。

然而，更經(jīng)濟(jì)的方法是將聚合物細(xì)絲嵌入適量的青銅粉，使模型拋光后看起來像青銅，甚至具有堅(jiān)固的金屬般的重量。

美國ANAFoundry使用Liqcreate的SLA 3D打印機(jī)和鑄造樹脂來制作這個(gè)模型，該模型用于制作這座青銅雕像的模具（來源：Liqcreate）

如果您只需要3D打印幾個(gè)青銅部件，最好的選擇可能是3D打印服務(wù)，該服務(wù)可以采用您的數(shù)字設(shè)計(jì)，打印模型，制作模具，然后用青銅鑄造您的部件，或者直接用青銅進(jìn)行3D打印-盡管后者不太常見。

現(xiàn)在，讓我們來看看一些青銅3D打印工藝和服務(wù)。

3D打印青銅的優(yōu)秀范例

五千多年前，當(dāng)人們開始將軟銅與錫混合，創(chuàng)造出用于工具、武器、藝術(shù)品和硬幣的青銅時(shí)，它開啟了人類歷史上最重大的文化變革之一。我們并非將3D打印與青銅時(shí)代進(jìn)行比較，但這項(xiàng)技術(shù)確實(shí)在使青銅更容易應(yīng)用于各種用途方面發(fā)揮了重要作用。

2019年，倫敦青銅鑄造公司與3D打印機(jī)制造商Voxeljet合作，為“綠人”——一座兩米高的青銅雕像3D打印鑄模（來源：Voxeljet）

青銅最具代表性的應(yīng)用之一是青銅雕像。通常，青銅雕像，例如羅丹的《思想者》，先用粘土雕刻，然后覆蓋石膏，形成模具，再將熔化的青銅倒入模具中。大型雕像通常先分塊鑄造，然后再組裝。

如今，像美國瓦拉瓦拉鑄造廠(Walla Walla Foundry)這樣的傳統(tǒng)藝術(shù)鑄造廠，經(jīng)常使用3D打印模型來鑄造雕像。藝術(shù)家不再需要雕刻真人大小的模型來制作鑄模。整個(gè)過程直接從計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序轉(zhuǎn)化為3D打印模型。

這就是瓦拉瓦拉鑄造廠（Walla Walla Foundry）建造由藝術(shù)家漢克·威利斯·托馬斯（Hank Willis Thomas）設(shè)計(jì)的名為“擁抱”（The Embrace）的雕像時(shí)所遵循的一般流程。這座20英尺高的青銅雕像是為了紀(jì)念馬丁·路德·金和科雷塔·斯科特·金的一生，于2023年1月在波士頓揭幕。

瓦拉瓦拉鑄造廠（Walla Walla Foundry）將托馬斯最初的概念模型以數(shù)字文件的形式放大到所需的尺寸，并將其分割成600多個(gè)部件。這些部件使用Voxeljet 1000 3D打印機(jī)進(jìn)行3D打印，然后浸入陶瓷中制成模具。之后，將模型和模具組件加熱，將模型材料完全燒盡，只留下一個(gè)空腔，用于澆注熔融的青銅。

這款鋁青銅炮手棘輪是澳大利亞軍隊(duì)的必備工具，可以使用Spee3D冷噴涂3D打印機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行3D打印（來源：Spee3D）

青銅和青銅合金是廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域的寶貴材料。金屬3D打印機(jī)制造商Spee3D證明，軍隊(duì)可以使用冷噴涂3D打印在戰(zhàn)場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)自給自足。舉幾個(gè)例子，澳大利亞軍方的一個(gè)團(tuán)隊(duì)能夠在60分鐘內(nèi)打印出一個(gè)重2公斤的鋁青銅炮手棘輪。該工具是操作澳大利亞輕型裝甲車機(jī)槍所必需的，而青銅因其防火花特性而非常重要。使用Spee3D的打印機(jī)，制造該物品的成本約為100美元。士兵們還在10分鐘內(nèi)打印了一個(gè)鋁青銅鉸鏈，這是手動(dòng)燃油泵安全操作的重要組成部分，成本約為35美元。

3D打印青銅復(fù)制品

奧拉夫·迪格爾(Olaf Diegel)和他的團(tuán)隊(duì)用3D打印復(fù)制的青銅色聚合物花環(huán)，用來替換從戶外紀(jì)念碑上偷走的貴金屬實(shí)心青銅花環(huán)（來源：Olaf Diegel）

青銅是一種珍貴的金屬，用青銅鑄造或印刷的雕像和藝術(shù)品很容易被盜。例如，2021年，新西蘭奧克蘭一所學(xué)校大門上為紀(jì)念在第一次世界大戰(zhàn)中犧牲的教師而懸掛的青銅花圈被盜后，當(dāng)?shù)毓賳T認(rèn)為最好不要再安裝更多青銅花圈。

于是，他們聯(lián)系了奧克蘭大學(xué)的創(chuàng)意設(shè)計(jì)與增材制造實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)對(duì)類似的花環(huán)進(jìn)行了3D掃描，然后使用SolidWorks和Meshmixer等軟件對(duì)數(shù)字文件進(jìn)行數(shù)字雕刻，并進(jìn)行必要的調(diào)整。根據(jù)數(shù)字設(shè)計(jì)，他們使用EOS Formiga P110 Velocis SLS 3D打印機(jī)分段打印花環(huán)，并用環(huán)氧樹脂粘合在一起。接縫處用汽車填料填充，并進(jìn)行打磨和涂底漆。之后，他們涂上青銅漆，并進(jìn)行氧化處理。之后，他們清除了氧化物，就像花環(huán)經(jīng)過清潔和拋光一樣，使其呈現(xiàn)出更自然的青銅光澤

使用3D打印模具鑄造青銅

如何讓海星更加驚艷？青銅涂層（圖片來源：i materialise via flickr）

正如我們上面提到的，3D打印技術(shù)主要通過用蠟或其他材料打印模型來制作青銅器。這種被稱為失蠟鑄造的鑄造方法已有數(shù)千年歷史，工匠首先用蠟或粘土進(jìn)行雕刻。然后將器物浸入或涂上一層類似石膏的材料，待其干燥后包裹住器物。之后，加熱石膏使蠟熔化，留下一個(gè)與器物形狀相同的空腔。將熔化的青銅倒入其中，一尊青銅雕像、硬幣或工具就完成了。

如今，您可以使用類似蠟的材料進(jìn)行3D打印，這意味著您可以使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件設(shè)計(jì)您的模型，然后直接打印出來或上傳到按需3D打印服務(wù)。最典型的用于精細(xì)蠟?zāi)Ｐ偷?D打印機(jī)是桶聚合法，但蠟-PLA線材也可用于FDM 3D打印機(jī)。

編譯整理：3dnatives