3D打印如何融入主流制造業(yè)
透過窗戶看著將近100臺安靜地工作著的3D打印機(jī)，你就可以瞥見未來的工廠如何運(yùn)作。它們不僅僅是機(jī)器那么簡單，他們制造的東西展示了這種革命性的生產(chǎn)過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，因此該過程又被稱為快速成型制造術(shù)。每個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打印的市場不大小，但增長迅速。去年，其市值達(dá)到22億美元，比2011年增加29%。隨著生產(chǎn)商越來越熟悉這門技術(shù)，他們可從模型迅速轉(zhuǎn)移到最終產(chǎn)品。去年，有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，25%的3D打印市場都是制造用于生產(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；有時需要幾周才能更換的零件，3D打印的模型也可臨時派上用場；一些難以找的備用件也可以3D打印，它曾幫一個美國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，簡直與傳統(tǒng)工廠制造的樣品沒有區(qū)別。盡管圍繞桌面式3D打印機(jī)天花亂墜的宣傳都瞄準(zhǔn)消費(fèi)者和愛好者，但大型的工業(yè)級打印機(jī)才能滿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，但這一切很快會得到改善。 3D打印對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)以保持競爭力。2011年11月，通用電氣收購快速成型制造商Morris Technologies。除此之外，Morris還為無人航空設(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)打印成千上萬的零部件。 這些技術(shù)優(yōu)勢都在中國得到應(yīng)用。雖然中國的技術(shù)不如美國先進(jìn)，但中國有更大的雄心。 中國多數(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，模型車引擎所用的全部零件僅需幾周就能完成，而不是原來的數(shù)月時間。 世界上某些最大的3D打印機(jī)可在中國找到。中國宇航員的3D打印座椅就是依據(jù)其身材而專門設(shè)計的。 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)測稱，大多數(shù)電子元器件可以直接打印至產(chǎn)品內(nèi)。不過，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――比如打印汽車的儀表盤。其次，材料成本也很高。 造成價格差的部分原因之一是3D打印對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)制造商要求用戶從他們那里購買原材料，并借此抬高價格。業(yè)內(nèi)人士稱，當(dāng)?shù)谌降墓?yīng)商進(jìn)入這一行業(yè)時，局面會有所改觀。此外，諸如通用電氣等大型生產(chǎn)商正在設(shè)計的可定制化3D打印系統(tǒng)需要多個供應(yīng)商的設(shè)備和材料。 與傳統(tǒng)制造相輔相成 與此同時，3D打印對普通大眾越來越具備實(shí)用性。紐約的Shapeways、法國的Sculpteo和比利時的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)線遇到小麻煩，這些公司可以幫上忙。Sculpteo的老板稱，有一個大型的中國制造商正組建新的生產(chǎn)線，但是發(fā)現(xiàn)一些塑料部件忘記訂購。面對項(xiàng)目將拖延幾周的風(fēng)險，他們選擇了3D打印技術(shù)。Sculpteo 數(shù)天內(nèi)就發(fā)貨5000個塑料部件。這個例子不是說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)遇到的問題時，它在工廠未來的地位就得到保障。
