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业内:3D打印vs传统制造 颠覆还是融合?

  一直以来,技术进步都在不断突破人们的想象。3D打印技术这个近来日渐升温的概念,正在渗透到生产生活的各个角落,从房子、汽车,到国庆期间天安门广场的花卉布置,3D打印似乎“无所不能”。如同在其他工业领域一样,3D打印在船舶工业领域也有望大展拳脚。那么它是否会对传统制造技术形成巨大冲击,甚至取代后者?日前在北京造船工程学会组织召开的3D打印技术专题讲座上,有关专家认为,作为一种变革性的制造新技术,3D打印有望与传统制造技术各展所长,但是难以产生颠覆性的效果。

  认识3D打印

  3D打印,是一种利用激光、电子束或其他手段逐层叠加而直接、快速、精确制造零件的技术。其“打印”过程,是把通过设计或者扫描等方式做好的3D模型按照某一坐标轴切成无限多个剖面,然后一层一层打印出来并按原来的位置堆积到一起,形成一个实体。

  俗称的3D打印技术,还有一个学术性的名称,叫“增材制造”。作为中国3D打印技术产业联盟理事长王明华带领的材料研发团队成员,张述泉用通俗的语言介绍说,之所以叫增材制造,是因为从原理上讲,用这一方法制造的零件是“生长”出来的,从无到有,与传统加工生产的减材方式有所不同。其主要手段,包括熔合焊接、烧结、黏结,从整体而言,是一种集零件的结构设计、材料的制备方式和零件的加工方法为一体的先进技术。

  凭借计算机自动控制、无模具、无工装等特点,3D打印这一“逐层增加材料”的数字制造技术充分体现出其变革性。来自中国船舶重工集团公司经济研究中心的曹林指出,在具体的制造过程中,这一技术相对于传统制造技术,优势尽显。从制造周期来讲,3D打印省去了传统模具制作过程,使得制作周期大大缩短,一般几个小时,甚至几十分钟,就可以完成一个模型的打印。从使用材料来看,3D打印系统可以实现不同材料的打印,来满足不同领域的需要。例如,金属、石料、高分子材料都可以应用于3D打印。与此同时,传统金属加工过程中有大量金属原材料被丢弃,而3D打印过程中金属的浪费量明显减少。

  当然,成本也是一个关键因素。在这方面,3D打印的特殊之处在于,一方面,不管是一个模型还是多个,都以相同的成本打印出来;另一方面,传统方式制造的物体形状越复杂,制造成本越高,而利用3D打印技术制造形状复杂的物体,成本不会随之增加。曹林坦言:“在现阶段,金属材料3D打印具有较高的直接制造成本。从成本构成来看,设备和材料占据主体部分,但随着技术的发展和市场规模的扩大,这两方面都存在较大的下降空间,因而有望在未来带动直接制造成本的下降。”

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