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3D打印将会在未来颠覆传统工业的制造理念

  始于十八世纪中后期的工业革命开创了机器代替手工劳动的时代,并逐渐形成了大机器生产制造新的生产关系模式,在极大解放发展生产力的同时引发出意义深远的社会变革。工业革命是人类发展史上的里程碑,它不仅能在短期创造出远远超过之前漫长岁月所累积的财富之和,还标志着人类文明进程从此有了明确的发展方向。

  三千年的等材制造,三百年的减材制造,三十年的增材制造,这是上海大学快速工程制造中心主任胡庆夕教授归纳总结出人类发展史上制造工艺的基本呈现方式。接近三百年的减材制造可以说是整个大工业革命发展的缩影,它广泛采用车、铣、刨、钻、磨等切削加工方法制作出的工件精度高,表面品质好,成为机械制造业最常用的成型方法同时,也将人类文明发展推送到一个很高的顶峰。

  但是,减材制造采用的毛坯通常需由铸造或锻造而成,并且往往还需要模具,加工周期较长,材料利用率较低,成本较高,此外,还受刀具或模具的限制,有时甚至无法成形一些内外形状很复杂的工件。这些弊端在传统制造业已经高度发达的今天已经对生产力进一步提升形成明显的阻碍,犹如一颗逐渐失去弹性的皮球让众多行业进入发展瓶颈期。此时必须要有一种新的生产关系出现去匹配新条件下的生产力,以期实现可持续发展的要求。

  3D打印技术出现于20世纪80年代,率先实现增材制造的是快速成形技术,又称为自由成形技术。其核心是将所需成形工件的复杂3D形体通过切片处理转化为简单的2D截面的组合,因此不必采用传统的加工机床和工模具。依据工件的三维计算机辅助设计(CAD)模型,在计算机控制的3D打印机上,沿着高度方向逐层沉积材料,成形工件的一系列截面薄片层,并使片层与片层之间相互粘接,最终堆积成三维工件。快速成形只需传统切削法30%~50%的工时和20%~35%的成本,能直接制作复杂的三维工件,被誉为可以颠覆传统工业制造理念的革命性技术。

  3D打印技术问世之初就已在航空航天军工制造等高端领域进行应用,并通过了条件苛刻的综合性能测试,其发展历程和第三次工业革命的标志性突破——电子计算机技术的发展应用有着高度的相似。目前,美国航空航天局把众多核心零部件进行3D打印已经成为常态化制造方式,和传统制造技术对比,在满足使用性能要求的前提下能节约60%以上的成本和80%以上的时间。3D打印在线记者了解到现在很多知名汽车企业巨头也都纷纷涉足3D打印行业,如福特公司EcoBoost发动机中有很多零部件就是通过3D打印开发而成,提高了整个开发效率,缩短了上市周期并降低了研发时间和成本。美国的三大汽车公司已经基本做到了用先进的3D打印制造技术改变传统制造业、调整产品结构。除此之外,众多新生代行业巨头像苹果、谷歌、惠普、联想、海尔包括阿迪达斯耐克等集团公司都已经捷足先登,把3D打印作为重要发展的子业务进行大力拓展。

  3D打印技术是一项前瞻性可变性创新性非常强的技术,它以其不可比拟的独特优势作用于传统制造业的关键环节,发挥出显着的优化和提升作用。从最近一两年3D打印产业的发展能明显感觉到3D打印开始步入快车道,社会各界从3D打印的概念阶段开始向应用阶段转变,很多传统企业在熟悉了解3D打印后已经开始在用这项技术去协助企业发展。但是,就目前而言,很多3D打印设备,尤其是一些工业机,动辄就几十万甚至几百万的售价,高昂的价格门槛也成为阻碍3D打印技术进一步推广的重要因素。

  怎么能够让最广大的客户在投入很少的情况下就能享用这项技术,去提高公司的生产运作效率呢?这大概是每一家企业都在深思的一件事吧!

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