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3d打印机给各行业带来福利

时间:2020-09-22 16:43:42 点击次数:

在电脑上用设计软件画好模型、转换成可打印文件,一键唤醒3D打印机的喷枪,便能利用塑料、光敏树脂抑或金属一层一层地堆叠出实物。这不只是用微波炉大小的桌面级3D打印机制作玩具或模型的场景,工业巨头们已开始尝试利用工业级3D打印机设备直接生产最终使用的零部件。

但在3D打印行业从业者及分析师眼里,这项“革命性”技术的价值及其对传统生产流程和观念的“破坏性”还远没有发挥到极致。“在用3D打印做出终零部件这件事上,才刚刚开了个头。”全球大3D打印机生产商Stratasys公司亚太及日本地区总裁Omer Krieger在近日的采访中对记者称,目前3D打印的应用市场正从设计环节的原型制作上升到定制化工具的生产制造阶段,但要实现用该技术批量生产最终零部件尚有一段距离。

根据安永(EY)去年对全球范围内900家公司的调研报告,只有8%的企业将3D打印纳入公司战略高度,16%的企业认为该技术很重要,但仍在评估其重要性。被称为颠覆性技术的3D打印已诞生30年,其普及为什么没有想象中快?“3D打印机这样的产品,我一直觉得在产品认识上还存在一些挑战。”Omer Krieger认为,3D打印不会大规模取代传统制造业。要实现直接打印零件,除了技术和材料性能提升之外,传统生产观念的革新也需要一定时间。如何让市场更愿意利用3D打印?在中国,Stratasys选择给打印材料降价。

以定制化为优势的增材制造不会替代传统制造业

与传统的切削加工“做减法”不同,3D打印(增材制造)逆其道而行,通过逐层增加材料的方式制造三维实体物件。无需切割、钻孔或后续机械加工,3D打印具有快速成型、高度灵活、节约成本的优势。它并不在乎几何图形有多复杂,相反,越复杂的结构可能由于镂空越多,用料越少、成本更低,这与传统生产恰恰相反。

3D打印应用的发展路径可分为三个阶段,原型制作-工装夹具的制造-打印最终零部件,层层推进。目前,应用领域仍然是原型制作,也就是借助3D打印缩短产品设计循环,加速推向市场。Stratasys认为,目前市场正处于第一阶段向第二阶段过渡的拐点,最终零件生产开始起步。到2019年前后,3D打印在最终零件生产的应用将超过工具制作的应用。

在第三阶段,零部件对材料韧度、表面光滑度和美观性的要求及打印技术的要求都更高。目前,3D打印所使用材料的功能性让这项技术距离终零件批量生产还有一定差距,比如还无法满足车辆量产在高温、抗冲击等方面的要求。3D打印行业面前的挑战是,提高材料和软硬件性能,以确保打印更加精确、可靠和可重复。

“我们经常说3D打印是一种具有破坏性的技术,但其实在生产制造领域,人们并不是很喜欢这种破坏性很强的新事物。”Omer Krieger称,要将新的生产方式引入传统生产过程,首先要跨越观念上的障碍。自工业革命开始,人们的关注点一直是靠不断提高产量来降低成本,但3D打印完全相反。增材制造的优势在于低产量的定制和按需生产,因此它不会替代以大规模生产为特征的传统制造业。

Stratasys目前看好的四个垂直市场,分别是航空航天、汽车、消费电子和医疗保健,均是存在大量定制化需求的行业领域。比如要打印的牙齿或骨骼,每个病人都有独一无二的需求。近期,Stratasys成为空客的供应商,为其生产A350型号飞机的零部件。这一定单量很小,只做36个零部件。由于每架飞机上可能只需一个或几个零部件,没必要再进行大批量生产。

正在测试小批量3D打印大型零件可行性的福特汽车公司也认为,现阶段3D打印还无法承担大规模的汽车零部件制造,但对于那些成交量较低的定制化订单或者赛车制造,这无疑是更优越的制造方式。

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