3D打印如何融入主流制造業(yè)
透過(guò)窗戶(hù)看著將近100臺(tái)安靜地工作著的3D打印機(jī)，你就可以瞥見(jiàn)未來(lái)的工廠如何運(yùn)作。它們不僅僅是機(jī)器那么簡(jiǎn)單，他們制造的東西展示了這種革命性的生產(chǎn)過(guò)程如何成為主流制造方式。
3D打印機(jī)用一層特殊的材料逐層地創(chuàng)造實(shí)物，而不需要切割、鉆孔或者其他機(jī)械加工，因此該過(guò)程又被稱(chēng)為快速成型制造術(shù)。每個(gè)被打印物品所需的軟件稍稍不同，而且不需要昂貴的再加工機(jī)器，這些優(yōu)點(diǎn)使得3D打印成為制造一次性物品的流行方式，特別適合模具、小裝置、實(shí)體模型等等。 3D打印的市場(chǎng)不大小，但增長(zhǎng)迅速。去年，其市值達(dá)到22億美元，比2011年增加29%。隨著生產(chǎn)商越來(lái)越熟悉這門(mén)技術(shù)，他們可從模型迅速轉(zhuǎn)移到最終產(chǎn)品。去年，有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，25%的3D打印市場(chǎng)都是制造用于生產(chǎn)的“準(zhǔn)商品”。 3D打印的模具可以幫助企業(yè)組建試驗(yàn)性的生產(chǎn)線(xiàn)；有時(shí)需要幾周才能更換的零件，3D打印的模型也可臨時(shí)派上用場(chǎng)；一些難以找的備用件也可以3D打印，它曾幫一個(gè)美國(guó)航班的幾架老式飛機(jī)成功起航。 隨著3D打印技術(shù)和材料的進(jìn)步，模型的成品質(zhì)量也不斷提高，簡(jiǎn)直與傳統(tǒng)工廠制造的樣品沒(méi)有區(qū)別。盡管?chē)@桌面式3D打印機(jī)天花亂墜的宣傳都瞄準(zhǔn)消費(fèi)者和愛(ài)好者，但大型的工業(yè)級(jí)打印機(jī)才能滿(mǎn)足打印大體積物品的需求，而且這是傳統(tǒng)塑料注射成型機(jī)難以做到的事情。 在航空業(yè)大顯身手 產(chǎn)量教低的航空制造業(yè)也采用3D技術(shù)，它們打印的通常都不是關(guān)鍵部件，但這一切很快會(huì)得到改善。 3D打印對(duì)通用電氣從能源到醫(yī)療健康的多項(xiàng)業(yè)務(wù)都有很大的重要性，而且它打算將多項(xiàng)3D打印技術(shù)作為內(nèi)部技術(shù)以保持競(jìng)爭(zhēng)力。2011年11月，通用電氣收購(gòu)快速成型制造商Morris Technologies。除此之外，Morris還為無(wú)人航空設(shè)備制造輕質(zhì)零部件。這項(xiàng)技術(shù)吸引通用電氣的原因之一就是它有潛力制造復(fù)雜的輕質(zhì)零部件，這是傳統(tǒng)生產(chǎn)方式脫離特殊材料難以實(shí)現(xiàn)的。2020年前，通用電氣有望為其噴氣式飛機(jī)打印成千上萬(wàn)的零部件。 這些技術(shù)優(yōu)勢(shì)都在中國(guó)得到應(yīng)用。雖然中國(guó)的技術(shù)不如美國(guó)先進(jìn)，但中國(guó)有更大的雄心。 中國(guó)多數(shù)3D打印業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)工廠很好地契合。例如北京隆源自動(dòng)裝配系統(tǒng)利用一種叫做激光燒結(jié)的3D打印技術(shù)，以特殊處理的鑄造砂制造模型，之后模型被送到傳統(tǒng)的鑄造廠以傳統(tǒng)方式澆鑄金屬部件。如此一來(lái)，模型車(chē)引擎所用的全部零件僅需幾周就能完成，而不是原來(lái)的數(shù)月時(shí)間。 世界上某些最大的3D打印機(jī)可在中國(guó)找到。中國(guó)宇航員的3D打印座椅就是依據(jù)其身材而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。 打印電路板成為可能 Optomec研發(fā)實(shí)驗(yàn)室的主人邁克爾?雷恩（Michael Renn）預(yù)測(cè)稱(chēng)，大多數(shù)電子元器件可以直接打印至產(chǎn)品內(nèi)。不過(guò)，盡管該系統(tǒng)可以打印電阻和邏輯電路，它卻不能打印微處理器和其他芯片所需的、數(shù)量達(dá)幾十億的微型三極管。它們依然要通過(guò)傳統(tǒng)方法獲得，然后嵌入3D打印的成品。 3D打印并非完美無(wú)缺 快速成型制造也有其他局限性。首先，速度很慢――比如打印汽車(chē)的儀表盤(pán)。其次，材料成本也很高。 造成價(jià)格差的部分原因之一是3D打印對(duì)純度和成分的要求較高。當(dāng)然更大的原因是，很多3D打印機(jī)制造商要求用戶(hù)從他們那里購(gòu)買(mǎi)原材料，并借此抬高價(jià)格。業(yè)內(nèi)人士稱(chēng)，當(dāng)?shù)谌降墓?yīng)商進(jìn)入這一行業(yè)時(shí)，局面會(huì)有所改觀。此外，諸如通用電氣等大型生產(chǎn)商正在設(shè)計(jì)的可定制化3D打印系統(tǒng)需要多個(gè)供應(yīng)商的設(shè)備和材料。 與傳統(tǒng)制造相輔相成 與此同時(shí)，3D打印對(duì)普通大眾越來(lái)越具備實(shí)用性。紐約的Shapeways、法國(guó)的Sculpteo和比利時(shí)的Materialise可為外科醫(yī)生打印醫(yī)療植入設(shè)備，可為建筑師打印建筑模型，可為工業(yè)機(jī)器人打印輕質(zhì)零件。 如果郭先生的生產(chǎn)線(xiàn)遇到小麻煩，這些公司可以幫上忙。Sculpteo的老板稱(chēng)，有一個(gè)大型的中國(guó)制造商正組建新的生產(chǎn)線(xiàn)，但是發(fā)現(xiàn)一些塑料部件忘記訂購(gòu)。面對(duì)項(xiàng)目將拖延幾周的風(fēng)險(xiǎn)，他們選擇了3D打印技術(shù)。Sculpteo 數(shù)天內(nèi)就發(fā)貨5000個(gè)塑料部件。這個(gè)例子不是說(shuō)3D技術(shù)與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相抗衡，而是表明它可與傳統(tǒng)技術(shù)“相輔相成”。當(dāng)3D可以解決量產(chǎn)遇到的問(wèn)題時(shí)，它在工廠未來(lái)的地位就得到保障。