3D打印经过了35年的发展,已经进入各行各业,但总体来看还在技术发展的初期。如果不是从事制造业的业内人士,很容易被媒体夸大的宣传、不切实际的误导,导致对3D打印技术存在一些误解。
本期文章就总结一下对3D打印的几个误解。相信看完本文,对这个新兴的智能制造技术会有一个更加深入的认识。
误解一:3D打印会取代甚至颠覆传统制造方式。
很多人认为3D打印能够彻底取代传统制造方式,因为3D打印是数字化制造、IT软件驱动的,只要有设计模型就可以制造出来。
然而事实是今天3D打印还面临很多工程阶段的困难。首先,制造材料的种类很有限,材料性能也难以达到传统制造的标准。加上传统工业配套成熟,让3D打印无论是配套还是融入,成本都特别高。
今天的3D打印更像是传统制造的补充,而不是颠覆。某些小批量、个性化的制造环节,3D打印具有更强的经济效益,甚至在一些小众领域能做到传统制造做不到的事。
误解二:3D打印无视任何复杂程度,不受想象力的约束。
很多人认为3D打印可以实现任何复杂度零部件的制造,因为只要能设计,就一定可以打印出来。
3D打印的真相是,要设计一个复杂的产品,背后有很多隐形成本。3D建模的设计能力是一项稀缺的能力,随着复杂度的提高,3D设计的人力成本也会随之提高。虽然现在的软件开发商提供AI建模的能力,但尚未能实现大规模应用。
另外,今天的3D打印材料尚不能实现真正的“一键打印”,零部件复杂度的提升也会增加一系列后处理工艺的难度。
误解三:3D打印是一个傻瓜式的“一键打印”操作,只需要按下按钮,零部件就制造出来了。
按需制造、随时随地打印是一个美好的设想,但今天的3D打印远达不到一键式打印的程度,其中涉及到大量的Know-how,工程师的经验积累是关键的一环。举两个例子,是3D打印工程师经常会遇到的问题:
在设计环节,如何摆放零部件,才能最大化利用3D打印设备的内部空间?
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3D打印零部件有很多悬空结构,如果设计支撑结构,才能保证打印的成功率?
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以上这些原因导致了,三个不同的3D打印工程师操作同一台设备,可能会产生三种不同打印质量的结果。在3D打印产业有一类重要的参与者:3D打印服务商,他们积累了很多年的打印经验,也就是所谓的Know-how且很难复制,形成了自己的独特壁垒。
误解四:3D打印技术的制造方式都差不多,制造过程越来越简单了。
3D打印的另一种说法叫“增材制造”,因此很多人认为3D打印就是把材料堆叠起来,就制造完成了。
实际上,3D打印涉及的工艺种类非常多。3D打印设备的价格范围区间从1000元左右人民币的塑料打印,到四、五百万的金属打印;打印零部件的体积小至纳米级的材料打印,大至汽车外壳这样的大型部件;打印的原材料也是各种各样,包括液体、粉末等等。
有人做了关于3D打印技术的分类,每一种技术背后都可以追溯到某一所全球名校,或者大企业的实验室。具体的技术原理这里就不详细展开了,会在科技特训营里详细解读。
误解五:3D打印比传统制造更便宜。
很多人认为3D打印成本很低,这也是一个误解。
有业内研究员绘制了一个《3D打印与传统制造成本比较图》,反映了大部分3D打印技术与传统制造的关系。
蓝线是传统的模具制造,零部件的成本随着制造数量的增加而降低。这也好理解,一次开模进行的大批量制造,成本就分摊到了制造的产品上。
但是3D打印(红线)不同,其独特的制造方式决定了不管数量有多大,单位成本始终维持不变。
两者的交叉点根据制造材料、打印速度、工艺性质等等综合因素决定。
误解六:3D打印的物件性能比传统制造的差。
很多人的印象是,3D打印的性能差,达不到传统的工业制造标准。其实,随着制造工艺的进步,只要采用正确的材料、工艺,3D打印已经能够与传统制造相媲美。
2020年,有业内人士比较了现有的3D打印与三种不同的传统制造工艺,发现在某些性能指标上3D打印可以做到更优。
误解七:以后每家每户都有一台3D打印机。
直到现在还有媒体文章认为未来家家户户都有3D打印机,可以直接打印所需的物件。在遥远的未来(比如百年后)可能会发生,但目前阶段,我们使用的大部分物件都无法直接通过3D打印来制造。
在家居用品里,不管是彩电、冰箱,或者国外的除草机,都是由不同材料、一系列的复杂工艺组合而成,背后都有一套复杂的产业链分工,直接用3D打印无法做到替代。
今天,即使是最基础、最简单的打印机,也就是家用的打印塑料的设备,也需要一定时间的培训来掌握,包括设计能力、软件建模能力、后期维护等等。
还有一类特殊的最有可能家用的3D打印,也就是食品3D打印。有不少初创公司在推广自己的食品3D打印设备,但市场的接受度仍然需要一个长期培育的过程。
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