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3D打印技術:“可造萬物”的制造革命
作者:-- | 錄入時間:2014-5-7 | 來源:--南方日報 | 瀏覽:5135
 
“不遠的將來,我們完全可以用計算機把自己想要的東西設計出來,然后進行3D打印,就像我們現在可以編輯電子文檔一樣,通過電子設計文件或設計藍圖,3D打印技術將把數字信息轉化為實體物品。”

  美國人胡迪·利普森和梅爾巴·庫曼在《3D打印:從想象到現實》一書中所描述的場景,如今正在佛山大地上逐步上演。這種被稱為“幾乎可造萬物的機器”將為幾乎所有產品的制造方式帶來革命性變化。

  “只要家里擁有一臺電腦和一臺3D打印機,就可以直接變成一個小型生產工廠,生產出各種你想要的東西。”佛山市駿銘三維科技有限公司總經理黃海興說,杯子、鞋子乃至蛋糕、巧克力,甚至自己的身體器件。以上種種,操作者無需任何特殊的生產技能,只需熟悉電腦軟件操作即可。

  方興未艾的應用潮

  劉詩峰說,3D打印機有兩大好處,一個是速度快,可以在很短的時間內生產出客戶所需要的樣品,另一個是精度高,可以精確到0.1毫米,甚至可以直接用來做功能測試。

  一群金發男圍著一部機器,時而點頭時而擺手,然后走向辦公桌和電腦前的工程師交流,屏幕上顯示出一只刻有“Special”英文字樣的杯子,在前后、上下分別旋轉確認無誤后,一點擊按鈕,一旁的機器就響起了富有節奏感的敲打聲。慢慢地,一個“真實的”杯子開始成型。

  4月8日到13日,一年一度的米蘭國際家具展在意大利如期登場,正在順德經營一家五金配件制品公司的譚彩瓊在展會上見到3D打印神奇的一幕。隨后,在現場逗留的時間里,她又分別見證了機器“打印”汽車模型、鞋子等物件。譚彩瓊此次參展其中一個目的就是要尋找能降低開新模具費用的技術,而神奇的3D打印技術無疑正中其“下懷”。

  實際上,采用3D打印早已無需遠赴海外。在百度地圖上輸入“佛山3D打印”一詞,網頁立即顯示佛山三家3D打印體驗館地址。位于北滘君蘭社區的駿銘國際3D打印商務中心是其中一個。其運營方佛山市駿銘三維科技有限公司(下稱駿銘)同時也是廣東工業設計城唯一3D打印運營商,專門為園區設計企業提供3D打印的綜合服務。

  駿銘總經理黃海興說,該公司2012年開始從一家信息技術公司轉型3D打印機,去年決定進駐設計城,主要看中順德和佛山的制造業實力,園區聚集很多設計企業,具有很大的市場空間。由于3D打印正處于普及階段,需要提供相應的配套服務才能吸引客戶購買。“比如一個客戶要買3D打印設備,首先必須幫他打印,在嘗試后覺得可以,他才愿意掏錢購買。”黃海興說。

  事實上,早在黃海興到來之前,一批順德企業就已關注到3D打印并用上了這項新技術。東方麥田是本地一家知名創意設計機構,擁有超過100名不同專業方向的設計師。從2011年底,東方麥田就引入美國進口3D打印機,成為順德最早一批使用者。

  該機構設計總監劉詩峰說,3D打印機有兩大好處,一個是速度快,可以在很短的時間內生產出客戶所需要的樣品,另一個是精度高,可以精確到0.1毫米,甚至可以直接用來做功能測試。

  無獨有偶,順德區華創精工快速成型科技有限公司也早已開始借助3D打印技術,為區內制造企業提供快速成型服務。該公司銷售工程師陳炳權說,快速成型屬于先進制造業的范疇,以前只是一個概念,但隨著電腦技術、三維掃描的發展,已經進入了一個成熟應用階段,而3D打印更加速這一進程。

  2

  被打印出來的房子

  如果采用3D打印技術,研發人員只要在下班前設計好三維模型并啟動打印,第二天就可以得到一個完整的模型,無需開模就可以隨時隨地檢驗設計是否合理。

  試想一下,采用傳統模式研發一個工業產品,僅開模就需要三個月,設計論證1個月,做出手板半個月,整個過程需要大半年,如果是小企業可能要1年以上。這種模式的經濟開銷也很大,僅開模費用動輒一兩萬元,即使一個小齒輪大小的模具也需要數千元。如果這些模型不合用,最終只能扔掉。

  但如果采用3D打印技術,研發人員只要在下班前設計好三維模型并啟動打印,第二天就可以得到一個完整的模型,無需開模就可以隨時隨地檢驗設計是否合理。黃海興說,目前3D打印的精度已經可以達到0.016毫米級別。這一數據僅為頭發絲直徑的十分之一甚至更細。

  但將3D打印用于新品研制,只是該技術應用的一個小案例,絕不是全部。

  3D打印機雖然帶有機器的稱謂,但實際上更是一種生產方法,在學術上被稱為增量制造。與傳統制造業的“減法”制造不同,這是一種通過層層迭加的方式,將融合材料從3D模型數據制作成實際物體的過程。

  正因為如此,美國總統奧巴馬說,3D打印將為幾乎所有產品的制造方式帶來革命性變化。而在《3D打印:從想象到現實》一書中,3D打印則被稱為“一臺幾乎可造萬物的機器”。未來,大到房子小至一個玩具,皆可用3D打印來制造。

  黃海興說,在國外,耐克、阿迪達斯等企業用3D打印技術“打印”鞋子已不是什么新聞,還有愛好者根據3D打印技術的原理,研發出各種食品打印機,打印出各式各樣的蛋糕。

  “我們要用3D打印機打印房子,三年之后萬科的建研中心就會用3D打印機打印出一個房子。”近日,萬科董事長王石在上海一次論壇上披露萬科下一步計劃。

  據虎嗅網現場報道,萬科是和美國航天局及美國南加州大學合作。其中,美國南加州大學正在推進的“輪廓工藝”3D打印技術項目,其實就是一個超級打印機器人,其外形像一臺懸停于建筑物之上的橋式起重機,兩邊是軌道,而中間的橫梁則是“打印頭”,橫梁可以上下前后移動,進行X軸和Y軸的打印工作,然后一層層地將房子打印出來。這個“機器”工作速度非常快,24小時之內能打印出一棟兩層樓高、2500平方英尺,約合232平米的房子。

  就在記者采訪3D打印期間,廣醫口腔醫院專家在本月初就宣布,通過在鴕鳥、兔子身上的實驗,實現可吸收材料3D打印“人造骨”。據報道打印一個下頜骨只需要半天的時間,這種可吸收材料無毒、無害、生物安全性好,而且不影響發育、生育,可吸收、可再生、可種牙。

  種種跡象均表明,3D打印在國內外正以前有未有的速度被應用到各行各業之中。

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  正在崛起的“創客”一代

  如果考慮互聯網的聯網作用,世界各地的工廠將會敞開大門,向擁有數字設計和信用卡的普通人提供基于互聯網的按需制造服務,讓創意新階層得以進入生產領域

  除了在工業化的應用之外,國內外制造商正大規模推廣價格相當低廉的桌面式3D打印機。“只要家庭擁有一臺電腦和一個3D打印機,就可以直接變成一個小型工廠。”黃海興說。桌面型3D打印機可以讓每一個人都有可能成為生產者,家里缺什么就打什么。 document.clear (); 一流信息監控攔截系統

苏州皇家国际是浑场吗 暗諶喂ひ蹈錈保銜湮蠢淳哂懈謀淙死嗌钚翁那繃Γ韜6魯す闖窒嚳吹目捶ǎ⒂锍鼉耍骸叭綣?D打印)真的是(有用),那我的‘郭’字倒過來寫。”他以電話為例指出,3D打印機可以將電話打印出來,但只能看,不能用。因此,3D打印商品無法加上電子零件進行組裝,也無法成為電子產品量產。

  當人們已經可以在自家桌面上制造精密復雜的產品原始模型而無須任何特殊技能時,以規模化、標準化為特點的大工業生產是否還能繼續存在下去?這是目前社會各界普遍關注的一個焦點問題。

  “盡管3D打印機的價格在不斷下降,但與傳統手工制造相比,3D打印的材料比較貴,導致其成本仍然較高。”劉詩峰說,這是影響其大規模應用的一個重要原因。目前,國內3D打印材料主要以ABS塑料為主,售價是以克為單位計算。傳統制作產品模型的機器可采用各種材料,價格大約每公斤15到45元,而3D打印機采用高級的樹脂材料,一公斤可能高達1000元。以制作一個豆漿機產品為例,按照傳統手工制模方式,成本大概在1500到2000元之間;如果采用3D打印方式進行生產,則去到4000元。但從時間成本計算,傳統制作要10天,而3D打印則只需2天。“如果客戶要求時間較緊,這是一個很好的方式。”劉詩峰說,出于成本考慮,該公司仍會偏向于采用傳統制造方式。

  材料是另外一個問題。盡管目前3D打印技術已經擴展到金屬、陶瓷等領域,但劉詩峰說,材料的多樣性依然不夠,部分金屬材料如果涉及切割等環節,3D暫時還做不了。黃海興也告訴記者,在一些軟性材料上,比如制作衣服,3D打印暫時還做不了。“又如,雖然市民可以用3D打印打出一個杯子,由于食用材料有具體的標準,這個杯子往往只能用作裝飾品,而不能直接用于飲水。”

  與此同時,在使用3D打印之前,首先必須要有一個精密的三維掃描儀,掃描擬打印復制的產品,形成三維的數據,然后進行分析和處理,才能最終成型。“分析處理的過程需要一定的專業知識,不是一下子就能解決的。”劉詩峰說。

  不過,曾來順德展銷自主研發3D打印技術的鄧以翔則告訴記者,通過軟件的研發改進,三維打印數據的操作已經基本可以實現便捷操作,整個過程不會很復雜,一下子就能學會。

  黃海興說,由于3D打印在材料硬度和時間上仍存在缺陷,在批量生產上并沒有顯示特別的優勢,因此3D打印技術暫時還未能取代傳統生產技術,從近期和中期看,它會是傳統制造業的有益補充,對研發新品起到很大的推動作用。

  影響

  哪些行業會先受到

  3D打印沖擊

  隨著3D打印技術的普及和應用,模具行業及工人、廚房電器及廚師、手工業者及工藝品和傳統制造業正開始受到沖擊。當然,這僅僅是開始,這種沖擊將隨著技術的普及而繼續擴大。

  ●模具行業及工人

  前幾年,熟練模具工成為一個炙手可熱的崗位,制造企業每年都要開出高薪招聘這種人才。但隨著3D打印技術的成熟,新品模型可直接“打”出來,將直接減少“開模”等環節。因此,制造業對模具工人的需求將會呈現下降趨勢,模具行業也將面臨縮減的挑戰。不過,黃海興表示,由于3D打印暫時仍無法取代大規模工業生產,因此當新品進入大規模生產階段,依然免不了要“開模”,因此模具行業依然是一個不可或缺的制造環節。

  ●廚房電器及廚師

  3D打印本質上是一種制造方法。2011年7月,英國研究人員開發出世界上第一臺3D巧克力打印機。隨后,各種食品的3D打印機器開始面世,從蛋糕到餅干都可以被“打印”出來。“打印蛋糕就好像擠奶油一樣。”黃海興說。因此,這種工藝的興起將直接挑戰各種廚房電器的地位。不過,黃海興也表示,由于“打”出來的食品與經過加熱烹飪的食品不一樣,總體仍比較“軟”,也無法獲得烘焙產生的香味,因此要取代傳統蛋糕烘焙仍比較難。但蛋糕店可以推出類似的創意服務來吸引顧客。

  ●手工業者及工藝品

  手工制品可能是未來受3D打印影響最大的一個行業。比如市民所熟悉的石灣公仔,目前已經完全可以用3D打印制造出來。更厲害的是,受技術和人工制作的制約,以前很多手工藝無法達到的效果,現在通過3D打印也可以實現。可以預見,手工藝品的形態會更加豐富,制作也更加簡單。不過,陶藝大師們也無須過分擔心,3D打印只能復制形態,其最初的創意依然要產自“人腦”。

  ●制造業

  作為一種制造方式,3D打印將對制造業產生巨大的影響。這里可以分為兩種,一種是傳統簡單的制造業。如制鞋業。3D打印可以打印出最適合用戶尺寸的鞋子,同時也可打印出用戶自己創作的造型。此時,鞋廠就必須從原來生產為主向設計咨詢為主轉型,為顧客提供合適的咨詢意見和建議。另一種則是需要小批量生產的高端零部件。在解決了產品硬度之后,波音737許多零部件開始直接采用3D打印來制造,基本可以替代原來高成本的開模生產模式。由于數量很小,3D打印技術擁有明顯的成本優勢。

  ■名詞解釋

  3D打印機(3D Printers)發源于軍方的“快速成型”技術,是一種由CAD(計算機輔助設計)通過成型設備以材料累加的方式制成實物模型的技術。其操作原理與傳統打印機有很多地方是相似的,它配有融化尼龍粉和鹵素燈,允許使用者下載圖案。

  與傳統打印機不同的是,打印的不是紙而是粉末。打印時,它將設計品分為若干薄層,每次用原材料生成一個薄層,再通過逐層疊加“成型”。過去其常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型,現正逐漸用于一些產品的直接制造,已經有使用這種技術打印而成的零部件。

 
 
 
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