3D列印取代數控機床真的只是時間問題？
好文略長 字數：2710 需要：8分鐘
常言道：「知己知彼，百戰不殆」
要知道數控機床會不會被3D列印所取代，
我們需要先深挖什麼是？
[ 3D列印 ]
3D列印的城堡
3D列印（3Dprinting）也稱為
「增材製造（AdditiveManufacturing）
它是新興的一種快速成型技術。
與傳統的減材製造工藝不同，
3D列印是以數據設計文件為基礎，
將材料逐層沉積或黏合以構造成三維物體的技術。
現代意義上的3D列印技術於20世紀80年代中期誕生於美國。
以3DSystems和DTM公司
為代表的一批美國中小科技公司在
20世紀80年代末-90年代初相繼研發出立體光固成型（SLA）
選擇性激光燒結（SLS）和熔絲沉積造型（FDM）等主流技術路線，經過20多年的沉澱和不斷完善已經日臻成熟。
3D列印（3D Printing）一詞最初是由MIT發明的一種快速成型技術的名字，旨在短時間內製造出CAD文件所繪的產品。
隨著時間推移以及技術革新，快速成型、增材製造等技術逐漸走入人們的生活中，而媒體在報道時又特別喜歡用3D列印這個辭彙來奪人眼球，所以現在廣義的3D列印的定義如下：
1. 按材料狀態分，包括以液體、固體、和粉末三種材料為主的增材製造工藝。
2. 按材料屬性分，包括以塑料，金屬，生物材料等為主的增材製造工藝。
3. 而至於增材製造的工藝，簡單地說就是不同於傳統的數控車床對材料進行切割，還是將產品以一層一層積累的方式製造出來。
3D列印主要應用於：
1.某些結構複雜化的零件或者製成品
主要是對於精度要求和工藝細節要求很高的製成品，
包括小型零件和大型構件。
也就是說，大部分3D列印技術可以突破結構幾何約束。
並且因此，在某些結構的大型構件的加工上，
不僅工藝難度相對於傳統下降，而且成本還降低。
F-22的機身隔框就是由鈦合金鍛件加工而成 而3D列印由於採用疊加技術，它節約了90%十分昂貴的原材料，加之不需要製造專用的模具，原本相當於材料成本1~2倍的加工費用現在只需要原來的10%。加工1噸重量的鈦合金複雜結構件，粗略估計，傳統工藝的成本大約是2500萬元，而3D列印的成本比傳統工藝要降低很多。
2.就是某些行業的應急製品或者快速製成品
最簡單的是軍用上，給予機械維修團隊
就地加工一些製成品來保證緊急狀況下的機械平台維護
在大部分情況下，陸戰坦克，裝甲車在受到損害後
超過一定比例，就因為成本原因，直接廢棄掉了。
舉些例子
比如醫用領域最著名的就是通過3D列印，
列印高精度的模型，來輔助治療。
比如，可以用來列印病人的體內器官或者組織模型，輔助制定精確的手術方案。
而無需與生物組織相容的外部肢體，醫用3D列印可以進行深度定製。
體外醫療器械包括醫療模型、醫療器械——如假肢、助聽器、齒科手術模板等。
根據美國組織AmputeeCoalition的統計，目前美國正有約200萬人使用3D列印假肢。
而航天上的應用，主要集中在NASA的項目上，
NASA主要在冷卻、包裝和屏蔽電子的物體上使用3D列印技術；
例如，航天器的電池盒是使用熱塑性聚醚（PKK ）3D列印的。
言歸正傳，
那麼問題來了。
「3D列印取代數控機床真的只是時間問題？？？」
答案是否定的
就目前3D列印技術的存在諸多缺陷，
直接導致其無法對數控機床取而代之。
缺陷1：投產比的問題
3D列印的投資大，而投資回報率低，這對企業來說是首當其衝的大問題。核心設備貴，即3D印表機的投資大，耗材貴，即3D列印的塑料顆粒和金屬粉末成本高昂。相對了普通鋁材約30人民幣一公斤的價格，3D列印用的鋁粉價格高達135歐元（約1000人民幣）一公斤，價格上，3D列印要說愛你不容易。
缺陷2：精度問題
這是一個老生常談的問題。3D列印現在的精度並不適合製造大部分的高端工業品。不能獨立製造高端工業品，直接導致3D列印的工業附加值較低。在大公司眼中，價格不是首要考慮因素，因為他們有專利，並且客戶大都是只要質量夠，會不惜成本的國企、軍工單位）同時，工藝速度不夠快，精度不夠高都是制約3D列印在很多領域方面的應用。
缺陷3：材料的種類和性能
儘管現在已有幾百種材料能夠被3D列印，但是高溫塑料和一部分常用金屬依舊不能被列印。尤其金屬由於熱處理的問題，很容易出現列印後變形的問題。
缺陷4：機械設計的限制
因為3D列印給機械設計帶來的無限可能，很多工業品都應當被重新設計優化，但是這個就涉及到上游設計領域的大變革。傳統CAD軟體需要被顛覆，傳統結構設計，應當向topology優化方向發展，但是這些都是還沒有成形的體系的。
此外，3D列印並非想怎麼做就能怎麼做的，有一些設計就是不可能被列印出來的。比如當選用SLS技術時，完全空心的塑料球。此外，一位模具製造商還提問能否實現金屬和塑料的混合製造，這個也依舊是一個挑戰。
缺陷5：列印件後處理
在現在的列印技術下，成品列印件的表面，塑料件只能說尚可，卻不能說光滑，金屬件則完全坑坑窪窪，可能還不如鑄件光滑，所以必要的打磨和清理都是難逃得。但當打磨變成一種必要的時候，就難逃人力成本和時間成本，3D列印也就不那麼智能和方便了。
缺陷6：成本問題
目前3D列印的工業應用依舊處於科研階段，需要巨大的人力物力投入。實際上財力還好，關鍵還是缺人。對於企業來說，不能直接招募成熟的人才資源，這也是新技術應用的一個問題。
缺陷7：自身問題
3D印表機工作時間恆定，做同一個零件花一天，做一百個就是一百天，數量上去了速度不會變化；一般情況下無法承擔長期高負荷工作。算入維修、維護的時間的話量產製造周期更長。
3D列印(增材製造)，其創立初衷便是用來製作傳統的衝壓、鑄造、車床等減材工藝難以製作的零部件。3D列印的定位是其可以幫助人們提高對個性化產品的生產能力，同時為工程師、設計師提供一條嶄新的設計製造途徑，以提升現有產品的能力或彌補其不足，而並不是取代傳統工藝或與傳統工藝相抗衡。（這樣一想，你就會覺得3D列印的存在很理所當然並且也不會對傳統工藝造成太大衝擊）如果說傳統工藝諸如車床CNC是那種列印店裡的大型激光印表機，一次列印幾千張同樣的文件又快又省錢，3D列印就是你家中自備的桌面印表機，可以按照自己的意願輕鬆修改每張文件的細節並且方便快捷地將產品在面前製作出來。
3D列印與傳統製造業的最大區別在於產品成型的過程上。在傳統的製造業，整個製造流程一般需要經過開模具、鑄造或鍛造、切割、部件組裝等過程成型。3D列印則免去了複雜的過程，無需模具，一次成型。因此，3D列印可以克服一些傳統製造上無法達成的設計，製作出更複雜的結構。
3D列印好比一輛法拉利，
為了跑得快，得加97號的油，
還得有個好司機，
保養也要做到位，都是進口配件
還得有條平坦高速公路，否則跑在顛簸的小路上，
也是跑不出來速度的。
乍一看，3D列印的各個環節都有很大的問題。
哈哈，當然了。
大街上跑的法拉利還是不多。
居安思危，我國的工業加工水平一直處國際中下游
進口設備依然佔據著極高的統治地位
務使我們要在不斷的生產中鑽研更為
智能、高效的技術性壁壘突破
畢竟，未來的世界會發生什麼；
誰知道。？
TAG:機加小諸葛 |