盧秉恒再談3D打印：革命性行業(yè)正在崛起！

　　3D打印是一個顛覆性的創(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。

　　車銑刨磨機(jī)床通過材料的切削去除，達(dá)到設(shè)計形狀，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)計驗證。

　　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)計驗證。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)基金會稱為上世紀(jì)最重要的制造技術(shù)創(chuàng)新。麥卡錫報告列出了對人類生活有顛覆性影響的12項技術(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：

　　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。

　　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)計數(shù)據(jù)驅(qū)動，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)計與設(shè)計驗證中，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大大節(jié)約材料和制造成本，具有極其重要的價值。

　　4、 個性化制造：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)動機(jī)葉片、軋鋼機(jī)軋輥等，以極少的代價，獲得超值。應(yīng)用在軍械、遠(yuǎn)洋輪、海洋鉆井平臺、乃至空間站的現(xiàn)場制造，具有特殊的優(yōu)勢。

　　6、 開拓了創(chuàng)新設(shè)計的新空間：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)計創(chuàng)新提供了非常大的創(chuàng)新空間。可以將數(shù)十個、數(shù)百個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產(chǎn)品、裝備再設(shè)計，可能是3D打印為制造業(yè)帶來的最大效益所在。