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3D打印取代数控机床真的只是时间问题?|深度解

常言道:“知己知彼,百战不殆”

要知道数控机床会不会被3D打印所取代,

我们需要先深挖什么是?

[ 3D打印 ]

▲ 3D打印的城堡

3D打印(3Dprinting)也称为

“增材制造(AdditiveManufacturing)

它是新兴的一种快速成型技术。

与传统的减材制造工艺不同,

3D打印是以数据设计文件为基础,

将材料逐层沉积或黏合以构造成三维物体的技术。

现代意义上的3D打印技术于20世纪80年代中期诞生于美国。

以3DSystems和DTM公司

为代表的一批美国中小科技公司在

20世纪80年代末-90年代初相继研发出立体光固成型(SLA)

选择性激光烧结(SLS)和熔丝沉积造型(FDM)等主流技术路线,经过20多年的沉淀和不断完善已经日臻成熟。

3D打印(3D Printing)一词最初是由MIT发明的一种快速成型技术的名字,旨在短时间内制造出CAD文件所绘的产品。

随着时间推移以及技术革新,快速成型、增材制造等技术逐渐走入人们的生活中,而媒体在报道时又特别喜欢用3D打印这个词汇来夺人眼球,所以现在广义的3D打印的定义如下:

1. 按材料状态分,包括以液体、固体、和粉末三种材料为主的增材制造工艺。

2. 按材料属性分,包括以塑料,金属,生物材料等为主的增材制造工艺。

3. 而至于增材制造的工艺,简单地说就是不同于传统的数控车床对材料进行切割,还是将产品以一层一层积累的方式制造出来。

3D打印主要应用于:

1.某些结构复杂化的零件或者制成品

主要是对于精度要求和工艺细节要求很高的制成品,

包括小型零件和大型构件。

也就是说,大部分3D打印技术可以突破结构几何约束。

并且因此,在某些结构的大型构件的加工上,

不仅工艺难度相对于传统下降,而且成本还降低。

F-22的机身隔框就是由钛合金锻件加工而成 而3D打印由于采用叠加技术,它节约了90%十分昂贵的原材料,加之不需要制造专用的模具,原本相当于材料成本1~2倍的加工费用现在只需要原来的10%。加工1吨重量的钛合金复杂结构件,粗略估计,传统工艺的成本大约是2500万元,而3D打印的成本比传统工艺要降低很多。

2.就是某些行业的应急制品或者快速制成品

最简单的是军用上,给予机械维修团队

就地加工一些制成品来保证紧急状况下的机械平台维护

在大部分情况下,陆战坦克,装甲车在受到损害后

超过一定比例,就因为成本原因,直接废弃掉了。

举些例子

比如医用领域最著名的就是通过3D打印,

打印高精度的模型,来辅助治疗。

比如,可以用来打印病人的体内器官或者组织模型,辅助制定精确的手术方案。

而无需与生物组织相容的外部肢体,医用3D打印可以进行深度定制。

体外医疗器械包括医疗模型、医疗器械——如假肢、助听器、齿科手术模板等。

根据美国组织AmputeeCoalition的统计,目前美国正有约200万人使用3D打印假肢。

而航天上的应用,主要集中在NASA的项目上,

NASA主要在冷却、包装和屏蔽电子的物体上使用3D打印技术;

例如,航天器的电池盒是使用热塑性聚醚(PKK )3D打印的。

言归正传,

那么问题来了。

“3D打印取代数控机床真的只是时间问题???”

答案是否定的

就目前3D打印技术的存在诸多缺陷,

直接导致其无法对数控机床取而代之。

缺陷1:投产比的问题3D打印的投资大,而投资回报率低,这对企业来说是首当其冲的大问题。核心设备贵,即3D打印机的投资大,耗材贵,即3D打印的塑料颗粒和金属粉末成本高昂。相对了普通铝材约30人民币一公斤的价格,3D打印用的铝粉价格高达135欧元(约1000人民币)一公斤,价格上,3D打印要说爱你不容易。缺陷2:精度问题这是一个老生常谈的问题。3D打印现在的精度并不适合制造大部分的高端工业品。不能独立制造高端工业品,直接导致3D打印的工业附加值较低。在大公司眼中,价格不是首要考虑因素,因为他们有专利,并且客户大都是只要质量够,会不惜成本的国企、军工单位)同时,工艺速度不够快,精度不够高都是制约3D打印在很多领域方面的应用。缺陷3:材料的种类和性能尽管现在已有几百种材料能够被3D打印,但是高温塑料和一部分常用金属依旧不能被打印。尤其金属由于热处理的问题,很容易出现打印后变形的问题。缺陷4:机械设计的限制因为3D打印给机械设计带来的无限可能,很多工业品都应当被重新设计优化,但是这个就涉及到上游设计领域的大变革。传统CAD软件需要被颠覆,传统结构设计,应当向topology优化方向发展,但是这些都是还没有成形的体系的。此外,3D打印并非想怎么做就能怎么做的,有一些设计就是不可能被打印出来的。比如当选用SLS技术时,完全空心的塑料球。此外,一位模具制造商还提问能否实现金属和塑料的混合制造,这个也依旧是一个挑战。缺陷5:打印件后处理在现在的打印技术下,成品打印件的表面,塑料件只能说尚可,却不能说光滑,金属件则完全坑坑洼洼,可能还不如铸件光滑,所以必要的打磨和清理都是难逃得。但当打磨变成一种必要的时候,就难逃人力成本和时间成本,3D打印也就不那么智能和方便了。缺陷6:成本问题目前3D打印的工业应用依旧处于科研阶段,需要巨大的人力物力投入。实际上财力还好,关键还是缺人。对于企业来说,不能直接招募成熟的人才资源,这也是新技术应用的一个问题。缺陷7:自身问题3D打印机工作时间恒定,做同一个零件花一天,做一百个就是一百天,数量上去了速度不会变化;一般情况下无法承担长期高负荷工作。算入维修、维护的时间的话量产制造周期更长。3D打印(增材制造),其创立初衷便是用来制作传统的冲压、铸造、车床等减材工艺难以制作的零部件。3D打印的定位是其可以帮助人们提高对个性化产品的生产能力,同时为工程师、设计师提供一条崭新的设计制造途径,以提升现有产品的能力或弥补其不足,而并不是取代传统工艺或与传统工艺相抗衡。(这样一想,你就会觉得3D打印的存在很理所当然并且也不会对传统工艺造成太大冲击)如果说传统工艺诸如车床CNC是那种打印店里的大型激光打印机,一次打印几千张同样的文件又快又省钱,3D打印就是你家中自备的桌面打印机,可以按照自己的意愿轻松修改每张文件的细节并且方便快捷地将产品在面前制作出来。

3D打印与传统制造业的最大区别在于产品成型的过程上。在传统的制造业,整个制造流程一般需要经过开模具、铸造或锻造、切割、部件组装等过程成型。3D打印则免去了复杂的过程,无需模具,一次成型。因此,3D打印可以克服一些传统制造上无法达成的设计,制作出更复杂的结构。

3D打印好比一辆法拉利,

为了跑得快,得加97号的油,

还得有个好司机,

保养也要做到位,都是进口配件

还得有条平坦高速公路,否则跑在颠簸的小路上,

也是跑不出来速度的。

乍一看,3D打印的各个环节都有很大的问题。

哈哈,当然了。

大街上跑的法拉利还是不多。

居安思危,我国的工业加工水平一直处国际中下游

进口设备依然占据着极高的统治地位

务使我们要在不断的生产中钻研更为

智能、高效的技术性壁垒突破

毕竟,未来的世界会发生什么;

谁知道。?

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