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3D打?。罕豢浯蟮募夹g與使命 3D打印適用于新品研發(fā),或是制造難加工的貴重材料,以及用傳統(tǒng)制造方法浪費大、甚至根本做不出來的復雜形狀。在大批量生產方面,則還須依靠傳統(tǒng)制造。* U- j( ^% s' S
■本報記者 原詩萌 實習生 周瑤
4 m! H5 e. D8 X) U5 \ 歐洲航天局近日公布的月球基地計劃頗為吸引人眼球——該計劃不僅涉及月球的探測與開發(fā),還與時下熱門的3D打印技術相關。
7 ?- ^ R4 B0 J, F Y' K' M 根據計劃,月球基地將由機器人建造,而機器人將就地取材,利用3D打印技術,將月球上的土壤制造成建筑材料。9 q$ W- Y1 B- p: N
除了這一計劃,引人關注的3D打印技術的應用還包括打印骨骼、自行車,甚至是步槍。這一切似乎都在表明,3D打印改變傳統(tǒng)制造業(yè)和我們的生活只是時間問題了。. O9 K% d9 U0 x5 d) d
然而,事實真的如此嗎?
* x u, U7 ~6 G& z 從原型制造到3D打印' l+ ~4 N! c5 J7 H1 c) k
被認為推動了第三次工業(yè)革命進程的3D打印技術,涉及信息技術、材料科學、精密機械等多個方面。該技術的主要特點是,可直接根據計算機圖形數據,通過增材制造的方法生成各種形狀的產品。與傳統(tǒng)的減材制造相比,3D打印不僅可以提高材料利用率,還可以用更短的時間制造出更復雜的產品。3 p+ T7 H# ^& s4 V+ ]( ]
不過,雖然時下3D打印被人們炒得不亦樂乎,但卻并非什么新概念。中國工程院院士、快速制造國家工程中心主任盧秉恒告訴《中國科學報》記者,3D打印誕生于上世紀80年代,迄今已有30年的歷史。1 o' l6 o' C2 Y
據了解,3D打印最早的形式是原型制造,主要用途是工業(yè)新產品開發(fā)時模具的快速成型。從上世紀90年代開始,隨著3D打印技術的發(fā)展和激光技術的進步,研究人員不滿足于3D打印只用于原型制造,開始嘗試用3D打印技術將金屬材料直接制造成零件,即金屬結構件直接制造。
4 B: f: d( p8 m9 K- g1 [0 P 目前,在金屬結構件直接制造方面,已經有公司用3D打印技術制造飛機零件。而原型制造也不再局限于生產工業(yè)模具,而是向更廣闊的領域拓展。比如,打印立體人像、教具,或是打印假牙和骨關節(jié)替代品。. T+ {1 w1 }1 T; o
而今天3D打印概念之所以引人矚目,除了其技術不斷成熟和應用范圍不斷擴大的原因之外,美國政府對3D打印高度重視所產生的示范效應也不可忽視。2012年3月,為重振美國經濟和美國制造,奧巴馬提出建設全美制造業(yè)創(chuàng)新網絡,并將3D打印確定為方向之一,引發(fā)世界其他國家紛紛效仿。中國也成立了3D打印技術產業(yè)聯(lián)盟,以促進相關技術和產業(yè)的發(fā)展。, i" Q, J+ {! m! F
能力有局限
9 l. U# L; r' @% G8 Y, m7 t 從飛機零件到假牙,再到步槍和房子,3D打印的每項新應用均引起人們的驚嘆,3D打印的概念也隨之變得愈發(fā)熱門。* G+ G; Y3 `* x+ J( Q
不過,近日接受記者采訪的多位業(yè)內專家卻一致強調,3D打印并非無所不能的“神技”,所涉及的一些概念也需要進一步厘清。
! b3 \$ j* S4 I3 I9 P 中國社科院信息化研究中心秘書長姜奇平告訴《中國科學報》記者,3D打印更適合制造快速成型的產品,比如一些精巧的工藝品,如果是手工雕刻,往往要消耗大量時間,而用3D打印的話,幾個小時就能搞定。
% y: Z" X0 y# f! j7 i 而涉及到人工處理,加入精密和不確定性等因素的時候,3D打印技術則很難勝任。 G9 j7 V J- C4 R
“比如打印瑞士手表這樣的產品就比較難。這不僅涉及到儀器精密的問題,而且人的創(chuàng)造性在里面也要起作用?!苯嫫秸f。
5 y: A) P. K' n/ C H+ M 亞洲制造業(yè)協(xié)會首席執(zhí)行官、3D打印技術產業(yè)聯(lián)盟副理事長羅軍在接受《中國科學報》記者采訪時也表示,3D打印出來的東西毋庸置疑是逼真的,但任何一個產品都應該具有功能性,而如今由于受材料等因素限制,通過3D打印制造出來的產品在實用性上要打一個問號。
q2 D* d n/ Q1 [) k4 r% T' ^ 一個典型的例子是,去年12月,美國一個名為“分布式防御”的組織在YouTube上發(fā)布了一段視頻。視頻中,該組織對一把由3D打印出的下機匣部件(下機匣用于連接槍管、槍柄、彈匣及其他部件,是受美國政府嚴格管制的槍支部件)組裝而成的AR-15半自動步槍進行了實彈測試,但只發(fā)射了6顆子彈,步槍就發(fā)生了斷裂。$ H- \/ z) I# G0 G& e
而對于人們津津樂道的打印飛機和汽車,姜奇平告訴記者,其實嚴格來講,3D打印制造的只是飛機和汽車的外殼及零部件,至于飛機和汽車中的精密儀器,如集成電路,顯然是用目前的3D打印技術難以實現(xiàn)的。) ?" X+ A2 a6 A' i6 y& Q
羅軍也表示,機械化的產品3D打印可以勝任,但涉及到芯片等智能化產品時,3D打印則愛莫能助。- h5 }+ g6 N7 m: t$ Z1 ]
顛覆制造業(yè)只是傳說?4 P7 Y G+ V7 i9 L
采訪中記者還了解到,即使是用于生產機械化的產品,3D打印想要顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)也并非易事。
; V& P0 a% k# O8 f- x# A 英國《經濟學人》曾如此描述3D打印技術對傳統(tǒng)生產方式的影響:未來的工廠,大多數的工作將不是在車間完成,而是在辦公室展開,那里會坐滿設計師、工程師、IT專家、物流專家、營銷人員和其他專業(yè)人士。
" J7 J- u3 S. ^; {0 _( c 然而盧秉恒認為,這些觀點有些過分夸大了3D打印的影響?!?D打印技術不會對傳統(tǒng)的車間、數字機床產生太大的沖擊。3D打印技術在目前來看,最適合用于新產品的開發(fā)。而從制造角度來看,它并不是最合適的。現(xiàn)在大多數的3D打印技術精度還達不到傳統(tǒng)制造的程度,也很難實現(xiàn)傳統(tǒng)制造方式的大批量、低成本制造?!北R秉恒說。8 ], `2 K8 G: s/ M
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北京隆源自動成型系統(tǒng)有限公司(以下簡稱北京隆源)總經理馮濤也在接受《中國科學報》記者采訪時表達了類似的觀點。他認為,3D打印在協(xié)同制造和實現(xiàn)創(chuàng)意方面較有優(yōu)勢,但無法替代傳統(tǒng)的制造方式。
/ q4 K% [7 l4 x+ y* g+ o 北京隆源是中國較早將3D打印技術產業(yè)化的企業(yè)。馮濤告訴記者,他們曾用3D打印技術為汽車公司制造自動變速箱的殼體。如果按照傳統(tǒng)方式生產,僅開模具的花費就很大,并且周期長,而采用3D打印技術,很快就能拿到模具,價格相對低廉,性能也能達到設計預期要求。
) F0 N8 B! W- j3 D @ 不過馮濤向記者強調,真正在市場上銷售的車,變速箱并不是用這個方法做的。“汽車公司會對變速箱進行各種極端狀況下的測試,其中一些零件就是用3D打印方法做的。定型了以后,再開模具,然后按照傳統(tǒng)制造方法批量生產,這樣成本就會大大降低。”馮濤說。; x: H5 B. Z) E5 P
盧秉恒也表示,3D打印適用于制造難加工的貴重材料,以及用傳統(tǒng)制造方法浪費大、甚至根本做不出來的復雜形狀。在大批量生產方面,則還須依靠傳統(tǒng)制造。8 { Q9 @! S# m) {
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