3D打印取代數(shù)控機床真的只是時間問題？｜深度解

常言道：“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”

要知道數(shù)控機床會不會被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打印（3Dprinting）也稱為

“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80年代中期誕生于美國。

以3DSystems和DTM公司

為代表的一批美國中小科技公司在

20世紀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，經(jīng)過20多年的沉淀和不斷完善已經(jīng)日臻成熟。

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

隨著時間推移以及技術(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，而媒體在報道時又特別喜歡用3D打印這個詞匯來奪人眼球，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，簡單地說就是不同于傳統(tǒng)的數(shù)控車床對材料進行切割，還是將產(chǎn)品以一層一層積累的方式制造出來。

3D打印主要應用于：

1.某些結(jié)構(gòu)復雜化的零件或者制成品

主要是對于精度要求和工藝細節(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，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，

不僅工藝難度相對于傳統(tǒng)下降，而且成本還降低。

F-22的機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，加之不需要制造專用的模具，原本相當于材料成本1~2倍的加工費用現(xiàn)在只需要原來的10%。加工1噸重量的鈦合金復雜結(jié)構(gòu)件，粗略估計，傳統(tǒng)工藝的成本大約是2500萬元，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)的應急制品或者快速制成品

最簡單的是軍用上，給予機械維修團隊

就地加工一些制成品來保證緊急狀況下的機械平臺維護

在大部分情況下，陸戰(zhàn)坦克，裝甲車在受到損害后

超過一定比例，就因為成本原因，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3D打印，

打印高精度的模型，來輔助治療。

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

而無需與生物組織相容的外部肢體，醫(yī)用3D打印可以進行深度定制。

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

根據(jù)美國組織AmputeeCoalition的統(tǒng)計，目前美國正有約200萬人使用3D打印假肢。

而航天上的應用，主要集中在NASA的項目上，

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，

那么問題來了。

“3D打印取代數(shù)控機床真的只是時間問題？？？”

答案是否定的

就目前3D打印技術(shù)的存在諸多缺陷，

直接導致其無法對數(shù)控機床取而代之。

缺陷1：投產(chǎn)比的問題3D打印的投資大，而投資回報率低，這對企業(yè)來說是首當其沖的大問題。核心設(shè)備貴，即3D打印機的投資大，耗材貴，即3D打印的塑料顆粒和金屬粉末成本高昂。相對了普通鋁材約30人民幣一公斤的價格，3D打印用的鋁粉價格高達135歐元（約1000人民幣）一公斤，價格上，3D打印要說愛你不容易。缺陷2：精度問題這是一個老生常談的問題。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。不能獨立制造高端工業(yè)品，直接導致3D打印的工業(yè)附加值較低。在大公司眼中，價格不是首要考慮因素，因為他們有專利，并且客戶大都是只要質(zhì)量夠，會不惜成本的國企、軍工單位）同時，工藝速度不夠快，精度不夠高都是制約3D打印在很多領(lǐng)域方面的應用。缺陷3：材料的種類和性能盡管現(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題，很容易出現(xiàn)打印后變形的問題。缺陷4：機械設(shè)計的限制因為3D打印給機械設(shè)計帶來的無限可能，很多工業(yè)品都應當被重新設(shè)計優(yōu)化，但是這個就涉及到上游設(shè)計領(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，應當向topology優(yōu)化方向發(fā)展，但是這些都是還沒有成形的體系的。此外，3D打印并非想怎么做就能怎么做的，有一些設(shè)計就是不可能被打印出來的。比如當選用SLS技術(shù)時，完全空心的塑料球。此外，一位模具制造商還提問能否實現(xiàn)金屬和塑料的混合制造，這個也依舊是一個挑戰(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，塑料件只能說尚可，卻不能說光滑，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。但當打磨變成一種必要的時候，就難逃人力成本和時間成本，3D打印也就不那么智能和方便了。缺陷6：成本問題目前3D打印的工業(yè)應用依舊處于科研階段，需要巨大的人力物力投入。實際上財力還好，關(guān)鍵還是缺人。對于企業(yè)來說，不能直接招募成熟的人才資源，這也是新技術(shù)應用的一個問題。缺陷7：自身問題3D打印機工作時間恒定，做同一個零件花一天，做一百個就是一百天，數(shù)量上去了速度不會變化；一般情況下無法承擔長期高負荷工作。算入維修、維護的時間的話量產(chǎn)制造周期更長。3D打印(增材制造)，其創(chuàng)立初衷便是用來制作傳統(tǒng)的沖壓、鑄造、車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個性化產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，同時為工程師、設(shè)計師提供一條嶄新的設(shè)計制造途徑，以提升現(xiàn)有產(chǎn)品的能力或彌補其不足，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，你就會覺得3D打印的存在很理所當然并且也不會對傳統(tǒng)工藝造成太大沖擊）如果說傳統(tǒng)工藝諸如車床CNC是那種打印店里的大型激光打印機，一次打印幾千張同樣的文件又快又省錢，3D打印就是你家中自備的桌面打印機，可以按照自己的意愿輕松修改每張文件的細節(jié)并且方便快捷地將產(chǎn)品在面前制作出來。

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

3D打印好比一輛法拉利，

為了跑得快，得加97號的油，

還得有個好司機，

保養(yǎng)也要做到位，都是進口配件

還得有條平坦高速公路，否則跑在顛簸的小路上，

也是跑不出來速度的。

乍一看，3D打印的各個環(huán)節(jié)都有很大的問題。

哈哈，當然了。

大街上跑的法拉利還是不多。

居安思危，我國的工業(yè)加工水平一直處國際中下游

進口設(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，未來的世界會發(fā)生什么；

誰知道。？

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