盧秉恒再談3D打?。焊锩孕袠I(yè)正在崛起!
3D打印是一個(gè)顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)。從制造方式來說,鑄、鍛、焊在制造過程中重量基本不變,屬于等材制造,已經(jīng)有3000年歷史了。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201601/286189.htm車銑刨磨機(jī)床通過材料的切削去除,達(dá)到設(shè)計(jì)形狀,稱為減材制造,已有300年的歷史。增材制造中材料一點(diǎn)一點(diǎn)地累加,形成需要的形狀。發(fā)明于1984年,才30年的歷史。
當(dāng)前3D打印幾種主流技術(shù)有:
SLA(光固化技術(shù))利用激光掃描,使液態(tài)光敏樹脂固化。是最早發(fā)明出來的3D打印技術(shù)。廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
SLS(選擇性激光燒結(jié))是一種將非金屬(或普通金屬)粉末分層鋪設(shè),激光在程序控制下,選擇區(qū)域掃描燒結(jié)成三維物體的工藝。用于飛機(jī)、航空航天零件的制造以及精密件的制造,包括飛機(jī)的格柵、牙科的修復(fù)、顱骨的修復(fù)。
SLM是在送粉中,實(shí)現(xiàn)激光融化和燒結(jié),類似堆焊,制造件更加致密、強(qiáng)度達(dá)到鍛件水平,可用于制造大型結(jié)構(gòu)件、承載件。
FDM技術(shù)(熔融堆積法)將熱塑性絲狀材料加熱從小孔擠出,將絲材熔化堆積成型。適合于教育或者創(chuàng)客設(shè)計(jì)驗(yàn)證。大尺寸FDM裝備可用于汽車和無人機(jī)的制造。
3D打印(增材制造)的特點(diǎn)與意義
1984年美國發(fā)明了光固化激光成型技術(shù),1986年實(shí)現(xiàn)SLA樣機(jī),按照材料累加概念,各種增材制造工藝與裝備紛紛涌現(xiàn),當(dāng)時(shí)采用激光快速原型制造等學(xué)術(shù)名詞。這些技術(shù)中有一種以石蠟等材料的3D打印機(jī)。近年來,美國媒體開始把增材制造技術(shù)稱為3D打印技術(shù),有利于大眾理解。增材制造被美國自然科學(xué)基金會(huì)稱為上世紀(jì)最重要的制造技術(shù)創(chuàng)新。麥卡錫報(bào)告列出了對(duì)人類生活有顛覆性影響的12項(xiàng)技術(shù),3D打印排在第九位,排在新材料和頁巖氣之前。預(yù)測(cè)在2030年全世界將達(dá)到1萬億左右美元的效益,15年麥卡錫報(bào)告又將這一進(jìn)程前移,認(rèn)為增材制造2020年可達(dá)到5500億美元的效益。
3D打印制造有如下特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì):
1、 3D打印無處不在:3D打印可以打印許多材料、任意復(fù)雜形狀、任意批量,可以應(yīng)用于各工業(yè)和生活領(lǐng)域,可以在車間、辦公室及家里實(shí)現(xiàn)制造。理論上3D打印無處不在,無所不能。但許多材料的打印、工藝的成熟度、打印成本、效率等等尚不盡人意,需要多學(xué)科交叉的創(chuàng)新研究,使之更好、更快、更廉價(jià)。
2、 支持產(chǎn)品快速開發(fā):3D打印可以制造形狀復(fù)雜的零件,所想即所得。直接由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng),不需要傳統(tǒng)制造必須的工裝夾具模具制造等生產(chǎn)準(zhǔn)備,編程簡單。在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)驗(yàn)證中,特別方便。使產(chǎn)品開發(fā)周期與費(fèi)用至少降低為一半,成為機(jī)電產(chǎn)品和裝備快速開發(fā)的利器。
3、 節(jié)材制造:增材制造僅在需要的地方堆積材料,材料利用率接近100%。航空航天等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件采用傳統(tǒng)切削加工,往往95%—97%的昂貴材料被切除。而在航空航天裝備研發(fā)機(jī)制造中采用增材制造將會(huì)大大節(jié)約材料和制造成本,具有極其重要的價(jià)值。
4、 個(gè)性化制造:可以快速、低成本實(shí)現(xiàn)單件制造,使單件制造的成本接近批量制造。特別適合個(gè)性化醫(yī)療和高端醫(yī)療器械。如人工骨、手術(shù)模型、骨科導(dǎo)航模板等。
5、 再制造:用于修復(fù)磨損零部件的再制造,如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、軋鋼機(jī)軋輥等,以極少的代價(jià),獲得超值。應(yīng)用在軍械、遠(yuǎn)洋輪、海洋鉆井平臺(tái)、乃至空間站的現(xiàn)場(chǎng)制造,具有特殊的優(yōu)勢(shì)。
6、 開拓了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的新空間:可以制造傳統(tǒng)制造技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu),為設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供了非常大的創(chuàng)新空間??梢詫?shù)十個(gè)、數(shù)百個(gè)甚至更多的零件組裝的產(chǎn)品一體化一次制造出來,大大簡化了制造工序,節(jié)約了制造和裝配成本。以3D打印新工藝的視角對(duì)產(chǎn)品、裝備再設(shè)計(jì),可能是3D打印為制造業(yè)帶來的最大效益所在。
評(píng)論