3D打印取代數(shù)控機(jī)床真的只是時(shí)間問(wèn)題？｜深度解

常言道：“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”

要知道數(shù)控機(jī)床會(huì)不會(huì)被3D打印所取代，

我們需要先深挖什么是？

[ 3D打印 ]

▲ 3D打印的城堡

3D打?。?Dprinting）也稱(chēng)為

“增材制造（AdditiveManufacturing）

它是新興的一種快速成型技術(shù)。

與傳統(tǒng)的減材制造工藝不同，

3D打印是以數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)文件為基礎(chǔ)，

將材料逐層沉積或黏合以構(gòu)造成三維物體的技術(shù)。

現(xiàn)代意義上的3D打印技術(shù)于20世紀(jì)80年代中期誕生于美國(guó)。

以3DSystems和DTM公司

為代表的一批美國(guó)中小科技公司在

20世紀(jì)80年代末-90年代初相繼研發(fā)出立體光固成型（SLA）

選擇性激光燒結(jié)（SLS）和熔絲沉積造型（FDM）等主流技術(shù)路線(xiàn)，經(jīng)過(guò)20多年的沉淀和不斷完善已經(jīng)日臻成熟。

3D打?。?D Printing）一詞最初是由MIT發(fā)明的一種快速成型技術(shù)的名字，旨在短時(shí)間內(nèi)制造出CAD文件所繪的產(chǎn)品。

隨著時(shí)間推移以及技術(shù)革新，快速成型、增材制造等技術(shù)逐漸走入人們的生活中，而媒體在報(bào)道時(shí)又特別喜歡用3D打印這個(gè)詞匯來(lái)奪人眼球，所以現(xiàn)在廣義的3D打印的定義如下：

1. 按材料狀態(tài)分，包括以液體、固體、和粉末三種材料為主的增材制造工藝。

2. 按材料屬性分，包括以塑料，金屬，生物材料等為主的增材制造工藝。

3. 而至于增材制造的工藝，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是不同于傳統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床對(duì)材料進(jìn)行切割，還是將產(chǎn)品以一層一層積累的方式制造出來(lái)。

3D打印主要應(yīng)用于：

1.某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的零件或者制成品

主要是對(duì)于精度要求和工藝細(xì)節(jié)要求很高的制成品，

包括小型零件和大型構(gòu)件。

也就是說(shuō)，大部分3D打印技術(shù)可以突破結(jié)構(gòu)幾何約束。

并且因此，在某些結(jié)構(gòu)的大型構(gòu)件的加工上，

不僅工藝難度相對(duì)于傳統(tǒng)下降，而且成本還降低。

F-22的機(jī)身隔框就是由鈦合金鍛件加工而成 而3D打印由于采用疊加技術(shù)，它節(jié)約了90%十分昂貴的原材料，加之不需要制造專(zhuān)用的模具，原本相當(dāng)于材料成本1~2倍的加工費(fèi)用現(xiàn)在只需要原來(lái)的10%。加工1噸重量的鈦合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，粗略估計(jì)，傳統(tǒng)工藝的成本大約是2500萬(wàn)元，而3D打印的成本比傳統(tǒng)工藝要降低很多。

2.就是某些行業(yè)的應(yīng)急制品或者快速制成品

最簡(jiǎn)單的是軍用上，給予機(jī)械維修團(tuán)隊(duì)

就地加工一些制成品來(lái)保證緊急狀況下的機(jī)械平臺(tái)維護(hù)

在大部分情況下，陸戰(zhàn)坦克，裝甲車(chē)在受到損害后

超過(guò)一定比例，就因?yàn)槌杀驹?，直接廢棄掉了。

舉些例子

比如醫(yī)用領(lǐng)域最著名的就是通過(guò)3D打印，

打印高精度的模型，來(lái)輔助治療。

比如，可以用來(lái)打印病人的體內(nèi)器官或者組織模型，輔助制定精確的手術(shù)方案。

而無(wú)需與生物組織相容的外部肢體，醫(yī)用3D打印可以進(jìn)行深度定制。

體外醫(yī)療器械包括醫(yī)療模型、醫(yī)療器械——如假肢、助聽(tīng)器、齒科手術(shù)模板等。

根據(jù)美國(guó)組織AmputeeCoalition的統(tǒng)計(jì)，目前美國(guó)正有約200萬(wàn)人使用3D打印假肢。

而航天上的應(yīng)用，主要集中在NASA的項(xiàng)目上，

NASA主要在冷卻、包裝和屏蔽電子的物體上使用3D打印技術(shù)；

例如，航天器的電池盒是使用熱塑性聚醚（PKK ）3D打印的。

言歸正傳，

那么問(wèn)題來(lái)了。

“3D打印取代數(shù)控機(jī)床真的只是時(shí)間問(wèn)題？？？”

答案是否定的

就目前3D打印技術(shù)的存在諸多缺陷，

直接導(dǎo)致其無(wú)法對(duì)數(shù)控機(jī)床取而代之。

缺陷1：投產(chǎn)比的問(wèn)題3D打印的投資大，而投資回報(bào)率低，這對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是首當(dāng)其沖的大問(wèn)題。核心設(shè)備貴，即3D打印機(jī)的投資大，耗材貴，即3D打印的塑料顆粒和金屬粉末成本高昂。相對(duì)了普通鋁材約30人民幣一公斤的價(jià)格，3D打印用的鋁粉價(jià)格高達(dá)135歐元（約1000人民幣）一公斤，價(jià)格上，3D打印要說(shuō)愛(ài)你不容易。缺陷2：精度問(wèn)題這是一個(gè)老生常談的問(wèn)題。3D打印現(xiàn)在的精度并不適合制造大部分的高端工業(yè)品。不能獨(dú)立制造高端工業(yè)品，直接導(dǎo)致3D打印的工業(yè)附加值較低。在大公司眼中，價(jià)格不是首要考慮因素，因?yàn)樗麄冇袑?zhuān)利，并且客戶(hù)大都是只要質(zhì)量夠，會(huì)不惜成本的國(guó)企、軍工單位）同時(shí)，工藝速度不夠快，精度不夠高都是制約3D打印在很多領(lǐng)域方面的應(yīng)用。缺陷3：材料的種類(lèi)和性能盡管現(xiàn)在已有幾百種材料能夠被3D打印，但是高溫塑料和一部分常用金屬依舊不能被打印。尤其金屬由于熱處理的問(wèn)題，很容易出現(xiàn)打印后變形的問(wèn)題。缺陷4：機(jī)械設(shè)計(jì)的限制因?yàn)?D打印給機(jī)械設(shè)計(jì)帶來(lái)的無(wú)限可能，很多工業(yè)品都應(yīng)當(dāng)被重新設(shè)計(jì)優(yōu)化，但是這個(gè)就涉及到上游設(shè)計(jì)領(lǐng)域的大變革。傳統(tǒng)CAD軟件需要被顛覆，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)向topology優(yōu)化方向發(fā)展，但是這些都是還沒(méi)有成形的體系的。此外，3D打印并非想怎么做就能怎么做的，有一些設(shè)計(jì)就是不可能被打印出來(lái)的。比如當(dāng)選用SLS技術(shù)時(shí)，完全空心的塑料球。此外，一位模具制造商還提問(wèn)能否實(shí)現(xiàn)金屬和塑料的混合制造，這個(gè)也依舊是一個(gè)挑戰(zhàn)。缺陷5：打印件后處理在現(xiàn)在的打印技術(shù)下，成品打印件的表面，塑料件只能說(shuō)尚可，卻不能說(shuō)光滑，金屬件則完全坑坑洼洼，可能還不如鑄件光滑，所以必要的打磨和清理都是難逃得。但當(dāng)打磨變成一種必要的時(shí)候，就難逃人力成本和時(shí)間成本，3D打印也就不那么智能和方便了。缺陷6：成本問(wèn)題目前3D打印的工業(yè)應(yīng)用依舊處于科研階段，需要巨大的人力物力投入。實(shí)際上財(cái)力還好，關(guān)鍵還是缺人。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，不能直接招募成熟的人才資源，這也是新技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)問(wèn)題。缺陷7：自身問(wèn)題3D打印機(jī)工作時(shí)間恒定，做同一個(gè)零件花一天，做一百個(gè)就是一百天，數(shù)量上去了速度不會(huì)變化；一般情況下無(wú)法承擔(dān)長(zhǎng)期高負(fù)荷工作。算入維修、維護(hù)的時(shí)間的話(huà)量產(chǎn)制造周期更長(zhǎng)。3D打印(增材制造)，其創(chuàng)立初衷便是用來(lái)制作傳統(tǒng)的沖壓、鑄造、車(chē)床等減材工藝難以制作的零部件。3D打印的定位是其可以幫助人們提高對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，同時(shí)為工程師、設(shè)計(jì)師提供一條嶄新的設(shè)計(jì)制造途徑，以提升現(xiàn)有產(chǎn)品的能力或彌補(bǔ)其不足，而并不是取代傳統(tǒng)工藝或與傳統(tǒng)工藝相抗衡。（這樣一想，你就會(huì)覺(jué)得3D打印的存在很理所當(dāng)然并且也不會(huì)對(duì)傳統(tǒng)工藝造成太大沖擊）如果說(shuō)傳統(tǒng)工藝諸如車(chē)床CNC是那種打印店里的大型激光打印機(jī)，一次打印幾千張同樣的文件又快又省錢(qián)，3D打印就是你家中自備的桌面打印機(jī)，可以按照自己的意愿輕松修改每張文件的細(xì)節(jié)并且方便快捷地將產(chǎn)品在面前制作出來(lái)。

3D打印與傳統(tǒng)制造業(yè)的最大區(qū)別在于產(chǎn)品成型的過(guò)程上。在傳統(tǒng)的制造業(yè)，整個(gè)制造流程一般需要經(jīng)過(guò)開(kāi)模具、鑄造或鍛造、切割、部件組裝等過(guò)程成型。3D打印則免去了復(fù)雜的過(guò)程，無(wú)需模具，一次成型。因此，3D打印可以克服一些傳統(tǒng)制造上無(wú)法達(dá)成的設(shè)計(jì)，制作出更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

3D打印好比一輛法拉利，

為了跑得快，得加97號(hào)的油，

還得有個(gè)好司機(jī)，

保養(yǎng)也要做到位，都是進(jìn)口配件

還得有條平坦高速公路，否則跑在顛簸的小路上，

也是跑不出來(lái)速度的。

乍一看，3D打印的各個(gè)環(huán)節(jié)都有很大的問(wèn)題。

哈哈，當(dāng)然了。

大街上跑的法拉利還是不多。

居安思危，我國(guó)的工業(yè)加工水平一直處國(guó)際中下游

進(jìn)口設(shè)備依然占據(jù)著極高的統(tǒng)治地位

務(wù)使我們要在不斷的生產(chǎn)中鉆研更為

智能、高效的技術(shù)性壁壘突破

畢竟，未來(lái)的世界會(huì)發(fā)生什么；

誰(shuí)知道。？

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