《電子技術(shù)應(yīng)用》
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3D打印将会在未来颠覆传统工业的制造理念

2015-11-11

  始于十八世紀中后期的工業(yè)革命開創(chuàng)了機器代替手工勞動的時代,并逐漸形成了大機器生產(chǎn)制造新的生產(chǎn)關(guān)系模式,在極大解放發(fā)展生產(chǎn)力的同時引發(fā)出意義深遠的社會變革。工業(yè)革命是人類發(fā)展史上的里程碑,它不僅能在短期創(chuàng)造出遠遠超過之前漫長歲月所累積的財富之和,還標志著人類文明進程從此有了明確的發(fā)展方向。

  三千年的等材制造,三百年的減材制造,三十年的增材制造,這是上海大學快速工程制造中心主任胡慶夕教授歸納總結(jié)出人類發(fā)展史上制造工藝的基本呈現(xiàn)方式。接近三百年的減材制造可以說是整個大工業(yè)革命發(fā)展的縮影,它廣泛采用車、銑、刨、鉆、磨等切削加工方法制作出的工件精度高,表面品質(zhì)好,成為機械制造業(yè)最常用的成型方法同時,也將人類文明發(fā)展推送到一個很高的頂峰。

  但是,減材制造采用的毛坯通常需由鑄造或鍛造而成,并且往往還需要模具,加工周期較長,材料利用率較低,成本較高,此外,還受刀具或模具的限制,有時甚至無法成形一些內(nèi)外形狀很復(fù)雜的工件。這些弊端在傳統(tǒng)制造業(yè)已經(jīng)高度發(fā)達的今天已經(jīng)對生產(chǎn)力進一步提升形成明顯的阻礙,猶如一顆逐漸失去彈性的皮球讓眾多行業(yè)進入發(fā)展瓶頸期。此時必須要有一種新的生產(chǎn)關(guān)系出現(xiàn)去匹配新條件下的生產(chǎn)力,以期實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求。

  3D打印技術(shù)出現(xiàn)于20世紀80年代,率先實現(xiàn)增材制造的是快速成形技術(shù),又稱為自由成形技術(shù)。其核心是將所需成形工件的復(fù)雜3D形體通過切片處理轉(zhuǎn)化為簡單的2D截面的組合,因此不必采用傳統(tǒng)的加工機床和工模具。依據(jù)工件的三維計算機輔助設(shè)計(CAD)模型,在計算機控制的3D打印機上,沿著高度方向逐層沉積材料,成形工件的一系列截面薄片層,并使片層與片層之間相互粘接,最終堆積成三維工件??焖俪尚沃恍鑲鹘y(tǒng)切削法30%~50%的工時和20%~35%的成本,能直接制作復(fù)雜的三維工件,被譽為可以顛覆傳統(tǒng)工業(yè)制造理念的革命性技術(shù)。

  3D打印技術(shù)問世之初就已在航空航天軍工制造等高端領(lǐng)域進行應(yīng)用,并通過了條件苛刻的綜合性能測試,其發(fā)展歷程和第三次工業(yè)革命的標志性突破——電子計算機技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用有著高度的相似。目前,美國航空航天局把眾多核心零部件進行3D打印已經(jīng)成為常態(tài)化制造方式,和傳統(tǒng)制造技術(shù)對比,在滿足使用性能要求的前提下能節(jié)約60%以上的成本和80%以上的時間。3D打印在線記者了解到現(xiàn)在很多知名汽車企業(yè)巨頭也都紛紛涉足3D打印行業(yè),如福特公司EcoBoost發(fā)動機中有很多零部件就是通過3D打印開發(fā)而成,提高了整個開發(fā)效率,縮短了上市周期并降低了研發(fā)時間和成本。美國的三大汽車公司已經(jīng)基本做到了用先進的3D打印制造技術(shù)改變傳統(tǒng)制造業(yè)、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。除此之外,眾多新生代行業(yè)巨頭像蘋果、谷歌、惠普、聯(lián)想、海爾包括阿迪達斯耐克等集團公司都已經(jīng)捷足先登,把3D打印作為重要發(fā)展的子業(yè)務(wù)進行大力拓展。

  3D打印技術(shù)是一項前瞻性可變性創(chuàng)新性非常強的技術(shù),它以其不可比擬的獨特優(yōu)勢作用于傳統(tǒng)制造業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),發(fā)揮出顯著的優(yōu)化和提升作用。從最近一兩年3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能明顯感覺到3D打印開始步入快車道,社會各界從3D打印的概念階段開始向應(yīng)用階段轉(zhuǎn)變,很多傳統(tǒng)企業(yè)在熟悉了解3D打印后已經(jīng)開始在用這項技術(shù)去協(xié)助企業(yè)發(fā)展。但是,就目前而言,很多3D打印設(shè)備,尤其是一些工業(yè)機,動輒就幾十萬甚至幾百萬的售價,高昂的價格門檻也成為阻礙3D打印技術(shù)進一步推廣的重要因素。

  怎么能夠讓最廣大的客戶在投入很少的情況下就能享用這項技術(shù),去提高公司的生產(chǎn)運作效率呢?這大概是每一家企業(yè)都在深思的一件事吧!


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