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3D打印將如何融入傳統主流制造業?

2013-09-10 11:54 來源:騰訊科技 責編:陳莎莎

摘要:
作為新興的數字生產技術,3D打印的出現賺足了人們的眼球!督洕鷮W家》日前刊文稱,3D打印與主流制造業的融合度越來越高,以下是文章全文。

  3D打印對通用電氣從能源到醫療健康的多項業務都有很大的重要性,而且它打算將多項3D打印技術作為內部技術以保持競爭力。2011年11月,通用電氣收購快速成型制造商Morris Technologies。除此之外,Morris還為無人航空設備制造輕質零部件。這項技術吸引通用電氣的原因之一就是它有潛力制造復雜的輕質零部件,這是傳統生產方式脫離特殊材料難以實現的。2020年前,通用電氣有望為其噴氣式飛機打印成千上萬的零部件。
  
  這些技術優勢都在中國得到應用。隨著人力成本的增長,北京一些工廠將快速成型制造作為升級生產基地的方法。雖然中國的技術不如美國先進,但中國有更大的雄心。
  
  中國多數3D打印業務與傳統工廠很好地契合。例如北京隆源自動裝配系統利用一種叫做激光燒結的3D打印技術,以特殊處理的鑄造砂制造模型,之后模型被送到傳統的鑄造廠以傳統方式澆鑄金屬部件。如此一來,模型車引擎所用的全部零件僅需幾周就能完成,而不是原來的數月時間。
  
  世界上某些最大的3D打印機可在中國找到。中國宇航員的3D打印座椅就是依據其身材而專門設計的。
  
  打印電路板成為可能
  
  當3D打印具備直接打印電路板的功能后,它作為生產工具的價值還將進一步提升。迪斯尼、施樂和英國GKN航空航天公司都在實驗這種加工方法。在與沃里克大學的合作項目中,GKN研發出一種叫做碳素(carbomorph)的材料。當受到壓力時,它表現出電氣阻抗的變化。它可以用來打印開關、按鈕和傳感器。
  
  美國新墨西哥州的Optomec提出一種叫做氣溶劑噴射(AerosolJe)的電子打印方法。它將液體的電子材料噴成稠密的氣溶劑,然后用特殊方法逐層沉積。電路和元器件,如導線、電阻、電容和半導體均可以這樣制造,尺寸可精確到10微米。Optomec目前已經試著將LED照明系統打印到墻紙里,另外也在打印飛機機翼的控制電路。
  
  Optomec還和幾家移動電話生產商合作,嘗試直接打印手機電路。最新款的智能手機包含用于移動電話、Wi-Fi、藍牙和GPS功能的多種天線。它們的化學加工過程對環境造成污染。Optomec可利用一種導電的含銀墨水直接打印天線,中國某公司的生產線上最近就安裝了類似的試驗性打印系統。
  
  Optomec研發實驗室的主人邁克爾·雷恩(Michael Renn)預測稱,大多數電子元器件可以直接打印至產品內。不過,盡管該系統可以打印電阻和邏輯電路,它卻不能打印微處理器和其他芯片所需的、數量達幾十億的微型三極管。它們依然要通過傳統方法獲得,然后嵌入3D打印的成品。
  
  3D打印并非完美無缺
  
  快速成型制造也有其他局限性。首先,速度很慢——比如打印汽車的儀表盤。不過速度是相對而言的,量產和一次性模型對速度的要求是不一樣的。其次,材料成本也很高。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)是最常用的3D打印材料。采用塑料注射成模技術的生產商會以每公斤2美元的價格大批量采購ABS;但作為3D打印機的粉末,其價格達到每公斤80美元。
  
  造成價格差的部分原因之一是3D打印對純度和成分的要求較高。當然更大的原因是,很多3D打印機制造商要求用戶從他們那里購買原材料,并借此抬高價格。業內人士稱,當第三方的供應商進入這一行業時,局面會有所改觀。此外,諸如通用電氣等大型生產商正在設計的可定制化3D打印系統需要多個供應商的設備和材料。
  
  麥肯錫發布的報告稱,隨著早先涉及3D打印技術的專利于2009年失效后,能夠刺激3D行業發展的因素是價格的降低和競爭的加強。一些打印機的價格已經跌至1000美元以下。
  
  整個行業也正在合并。去年,Stratasys并購了以色列Objet;6月份這家公司又收購MakerBot;7月份,3DSystems購買激光燒結技術法國供應商PhenixSystems81%的股份。
  
  隨著有關激光燒結技術專利的失效,2014年將會進入3D的打印技術競爭加劇的新階段。激光燒結技術可以用塑料、金屬和陶瓷打印細節更豐富的成品,而不僅僅是模型。
  
  與傳統制造相輔相成
  
  與此同時,3D打印對普通大眾越來越具備實用性。紐約的Shapeways、法國的Sculpteo和比利時的Materialise可為外科醫生打印醫療植入設備,可為建筑師打印建筑模型,可為工業機器人打印輕質零件。
  
  如果郭先生的生產線遇到小麻煩,這些公司可以幫上忙。Sculpteo的老板稱,有一個大型的中國制造商正組建新的生產線,但是發現一些塑料部件忘記訂購。面對項目將拖延幾周的風險,他們選擇了3D打印技術。Sculpteo數天內就發貨5000個塑料部件。這個例子不是說3D技術與傳統的制造技術相抗衡,而是表明它可與傳統技術“相輔相成”。當3D可以解決量產遇到的問題時,它在工廠未來的地位就得到保障。
  
  
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