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3D打印亟需解決的兩大問題

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3D打印亟需解決的兩大問題

發布日期:2017-05-09 作者: 點擊:

  3D打印技術並不是最新的技術,早在20世紀90年代中期就出現在世人麵前,而隨著3D打印技術的完善,智能3D打印機逐步簡化為桌麵級,這種轉化,讓普通消費者也能感受到3D打印技術的魅力。 3D打印即快速成型技術的一種,它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。簡單點說,就是與普通打印工作原理基本相同,打印機內裝有液體或粉末等“打印材料”,與電腦連接後,通過電腦控製把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計算機上的藍圖變成實物。

  3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型,後逐漸用於一些產品的直接製造,已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建築、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息係統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。

  工業之路的開始

  隨著智能3D打印機的快速發展,其在製造業的潛力逐漸體現出來,諸多用戶認為,智能3D打印機將會取代傳統生產模式,成為未來製造業中的翹楚。而在目前的的工業製成上,智能3D打印機的主要應用在兩個方麵:

  1、特殊物品的製作:

  對於某些結構複雜、精度要求和工藝細節要求較高的零部件,在傳統工藝中製作難度較大,而3D打印可以突破其幾何構造的約束,降低製作難度,從而方便製作該類特殊物品。據報道,美國F-22戰鬥機的機身隔框采用鈦合金製作,相比傳統工藝,3D打印為其節約90%的原材料,同時加工費用僅占原始費用的10%。

  2、應急定製化成品

  圍觀整個3D打印市場,不難發現大部分在圍繞著醫療產業進行,在醫療產業中,骨骼、血管等成品,並不像其他成品一樣,可以批量化購買。對於普通工廠而言,如果完全需要進行定製化操作,在此條件下,智能3D打印機基於其生產產品的便捷性,無需經過傳統工廠生產模式即可獲得專屬定製化成品。

  而在其他行業中,3D打印技術可以根據用戶的需求進行打印,從而繞過傳統工廠繁雜的生產模式,為用戶提供快速並獨特的成品製作。

智能3D打印機

  3D打印亟待解決的問題

  然而,3D打印看起來很美,但經過了數十年的發展,其並沒有像其他產業一樣迅速取代某一產業或占領絕大多數的份額,這是什麽原因導致的了?

  1、生產效率

  3D打印在生產模式上與傳統生產模式有較大的區別。傳統生產模式通常是“多級分工+組裝”,其調動了整個製造業體係的產能,從而使工序效率到達最高點。而對於智能3D打印機而言,其從設計到最終成型,隻需要原材料和智能3D打印機,但智能3D打印機在長時間作業的過程中,其維護成本和維護難度遠大於傳統生產鏈的平攤成本。

  2、原材料

  原材料不管對於哪一個行業而言,都是重中之重,最終成品性能如何,與原材料的選擇具有重大意義。而這對於智能3D打印機而言,更是如此!

  (1)材料工藝

  據相關報道,智能3D打印機打印出的金屬製品致密度低,最高能達到鑄造件致密度的98%,某些情況下低於鍛造件的力學性能。但在大型鈦合金構件上,其能滿足力學性能。所以3D金屬打印機的成品品還值得商榷。

  同時,在部分3D打印過程中,對於部分複雜部件,會在部件中打印支撐架用於支撐懸空部件,在後期的打磨中將較難去除。

  (2)材料適用範圍

  就目前而言,工業領域中能供智能3D打印機打印的材料較少,較為成熟的金屬材料隻有鋁矽合金、鈦合金、鎳合金和不鏽鋼,雖然目前有大量的新材料成功研製,但其性能如何還未確定。

  而在醫學領域中,能使用的材料僅有數種,且最終成品還未能與生物相結合,隻能用於模仿,如要實現特定功能,還需經過長時間的實驗與認證。

  家用領域中,常用的主要是ABS、PLA、光敏樹脂等數種材料,可以滿足普通的需求。而據國外媒體報道,有企業已經研發了100餘種適用於家用領域的材料,但其適用性還需時間的檢驗。

  (3)材料成本

  對於3D打印而言,由於其屬於新興產業,對於特定的產品需要特殊的材料,但其原材料市場並不大,從而造成原材料的價格高昂等情況,從而提升成本價格。


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