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现代工业的新宠儿?国家大力支持3d打印技术

日期: 2018-05-29
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3D打印(3D Printing)技术(又名快速成型技术,PRM),是在计算机控制下,基于“增材制造”原理, 立体逐层堆积离散材料,进行零件原型或最终产品的成型与制造的技术。该技术以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,将3D实体变为若干个2D平面,利用激光束、电子束、热熔喷嘴等方式将粉末、热塑性材料等特殊材料进行逐层堆积粘结,最终叠加成型,制造出实体产品。


现代工业的新宠儿?国家大力支持3d打印技术

规模经济是支持现代工业经济的无形力量,工厂和生产线是现代工业社会大规模生产的特点。为了收回前期在设计和生产中的投资,企业必须出售大量的产品,这样才能从最初的投资中获益。因此,大规模生产牺牲了产品的多样性。

而3D打印的特点是小批量、定制化,降低了新产品推向市场的风险和成本。人们无需装配线也不需要工厂,也不需要雇用熟练的设计师、工程师。接下来,我们来分析一下3D打印技术包含哪些方面的优势!

(1)无限的设计空间

一方面,传统制造技术和工匠制造的产品形状有限,制造形状的能力受制于所使用的工具。例如,传统的木制车床只能制造圆形物品,轧机只能加工用铣刀组装的部件,制模机仅能制造模铸形状。而3D打印机可以突破这些局限,开辟巨大的设计空间,制造出传统工艺难以加工甚至无法加工的产品。


现代工业的新宠儿?国家大力支持3d打印技术

另一方面,原型是产品的初稿,它有助于设计师、工程师和制造商进行多重反复的检查,真切地体验产品的外观、手感。传统的原型是利用泡沫或黏土进行手工制作,通过3D打印快速创建概念模型,设计者和客户之间能够更好的交流。在传统的工业制造,如果一个设计概念在制成产品之后存在缺陷,企业需要承担大量材料的浪费成本。而利用3D打印技术制作概念模型,能够快速调整最初的设计并不断改进。


现代工业的新宠儿?国家大力支持3d打印技术

除了概念设计之外,3D打印还被用于创建功能性原型,因为3D打印技术制成的物品本身具有耐高温、耐化学腐蚀等性能,通过对原型进行各种性能测试,以改进最终的产品设计参数,大大缩短了产品从设计到生产的时间。3D打印加快了设计进程,在产品的安全性和合理性设计、人体工程学设计、市场营销和设计等方面不断改善,从而实现在将产品全面投入生产前对其进行优化,创造出更好的产品。

(2)交付时间缩短、节省运输花费

3D打印具备一体成形的特点,这样对减少劳动力和运输方面的花费有显著的帮助。传统的大规模生产是建立在产业链和流水线基础上的,在现代化工厂中,机器生产出相同的零部件,然后由工人进行组装。产品组成部件越多,供应链和产品线都将拉得越长,组装和运输所需要耗费的时间和成本就越多。而3D打印一体化成形的特点,无需再次组装,从而缩短供应链,节省在劳动力和运输方面的花费。



另外,由于3D打印因为可以根据人们的需求进行打印,这种即时生产将大大减少企业的库存量,使得企业能够根据用户的需求来启动3D打印机,制造出定制的产品来满足客户需求,所以新的商业模式将成为可能。如果人们所需的物品可以按需就近生产,那么这种零库存、零时间交付的生产方式还可以减少长途运输的成本。

(3)空间较小、制造门槛低

3D打印机可以自由移动,并制造出比自身体积还要庞大的物品。例如,注塑机只能制造比自身小很多的物品,而部分3D打印机能够制造出比自己大很多的物品。另外,民用消费级3D打印设备还可以自由移动,由于其较高的便携性,出现了一批家用或桌面型的3D打印机,这些都是有赖于3D打印机所需更小物理空间这一优势。

而传统的制造机器需要熟练的专业人员进行机器调整和校准,培养一个娴熟的工人往往需要几年的时间。而3D打印机所需要的操作技能将比传统设备少很多,因此3D打印的出现将显著降低生产技能的门槛。这种摆脱原来高门槛的非技能制造业,将进一步引导出众多新的商业模式,并能在远程环境或极端情况下为人们提供打印服务。

(4)原材料可节省并进行无限组合

传统的金属加工有着十分惊人的浪费量,一些精细化生产甚至会造成90%原材料的丢弃浪费。而3D打印机的浪费量将显著减少。不仅如此,随着打印材料的进步,在建筑3D打印、陶瓷3D打印等方面,3D打印“净成形”制造将成为更加节约环保的加工方式。传统的制造机器在切割或模具成型过程中难以将多种原材料融合在一起,3D打印的原材料之间可以任意组合,制造出人们想要的性能结构。

3D打印技术正在与现代各个行业融合。不管你是制造商、工程师、建筑师还是设计师,你都会发现它和你的契合度非常高。国家近些年也在一直在大力推广3D打印技术的教育,相信3D打印将会为人类以后的制造创新提供一个更加宽广的舞台!


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