3D打印技術從原型設計走向批量生產
魔猴君 行業資訊 2587天前
據了解，多家3D打印設備制造商在連續打印、制造鏈系統整合、質量控制等領域已經實現了實際應用，意味著3D打印離“批量生產”越來越近。在2015年5月公布的《中國制造2025》國家戰略規劃中，指定的重點發展領域之一就是“增材制造”。
雖然3D打印技術已有30多年歷史，但應用時間不長，市場規模也不大。市場研究機構IDC2017年初發布的報告指出，2016年全球在3D打印機上的支出以及相關軟件、材料和服務為132億美元，而3D打印行業權威研究機構Wohlers統計出的市場規模則為60.63億美元。無論統計如何，3D打印在制造業領域仍是個“小行業”。
“3D打印是一種新興的制造工藝，現在所有的制造產業都已有一套很成熟的流程或系統。作為一項新技術，從現狀來講它并不是100%必要的。”德國3D打印公司EOS大中華區總經理吳承軒表示，對3D打印行業而言，當前重點是如何讓客戶從非必要的技術中“發現必要性”。
3D打印最開始應用在原型設計領域，即簡化傳統工藝的“設計-模具-生產”流程，直接從設計到生產，快速呈現設計構思，及時反饋結果，縮短研發周期。
隨著技術發展，3D打印開始制造最終部件或產品，應用于航空航天、醫療、汽車等領域。從產品種類看，大致分為兩類，一類是最終產品的零部件，一類是生產領域的輔助性工具。
近期舉行的“第二屆SAMA國際論壇暨2017世界3D打印年會”上，美國通用電氣（GE）中央研究院制造技術全球技術總監魏斌介紹，GE應用3D打印技術制造的發動機燃油噴嘴，將原來的20個零部件簡化為1個，燃油噴嘴減重25%。
另一個更接地氣的例子是東方航空（600115.SH）的3D打印飛機零部件產品。據報道，東航曾在接收首批波音777-300ER型客機時發現，客艙的部分指示牌標識發生錯誤，于是成立了專門的項目組“打印”了新的指示牌。傳統的訂貨周期長達180天，而3D打印僅需一晚就能拿到成品，“采購成本也從1000美元降至30元人民幣。”
模具是相對較大的一塊市場。吳承軒此前在接受21世紀經濟報道記者專訪時表示，模具分很多類型和成型工藝，一般的注塑模具屬于傳統行業，對成本非常敏感，3D打印有望在這一行業中發揮特點，為生產注塑模具創造價值。
盡管3D打印已經在部分生產環節和產品上得以應用，但在從業者眼中，這顯然只是個開始。各大3D打印制造商們都在積極推進該技術進入量產領域。
事實上，量產已經有了很好的先例，就是前述的GE發動機燃油噴嘴。據悉，這樣的噴嘴，GE每年要生產3.5萬-4萬個。與傳統制造相比，3D打印產品難以量產主要有成本、效率和質量三個方面。目前階段而言，成本的大幅下降并不現實。
3D打印的成本主要有三塊：設備、材料和人力。其中，高端設備和原材料的價格都相對穩定，都暫未出現折價跡象，而在人力成本節省方面部分公司開始有一些自動化探索，總體影響不大。為提高打印效率，Stratasys開發出一套連續打印系統，可基于云平臺控制實現小批量打印，在不同時間地點，既可以打印一種零件，也可以打印多種零件。
此外，Stratasys目前還與部分合作伙伴共同開發了一種“無限打印”的概念型產品："3D Demonstrator"，目前還未投入市場，僅在波音公司等合作伙伴內部使用，用于制作較大尺寸的工具和零件。
“傳統3D打印是z軸打印，即從下往上一層一層增加，這款產品是在x軸打印，即橫向打印，像傳輸機一樣，可以一邊打印一邊輸出，如此一來，尺寸的局限能夠被克服。”翟蓮子介紹。
不僅如此，這款設備還采取了精準的CNC運動控制，打印系統速度提升了9倍，而材料方面也能實現高度的復合性。此外，它還克服了傳統3D的“各向異性”特征，與傳統的鑄造材料一樣，是各向同性，即各個方向都有相同的性能，因此有望被用于工廠生產。
而在目前相當有限產品應用領域，材料及產品的檢驗標準往往是落后一步的。以前述東航研發的3D打印指示牌為例，雖然一個晚上便能拿到成品，但是整個過程周期也不短：僅參照民航局要求找到適合3D打印的材料就花了一個月左右的時間。
Stratasys對此的應對是，在他們的航空內飾解決方案中，提前向FAA（美國聯邦航空管理局）和EASA（歐洲航空安全局）申請了認證，此后，材料和打印流程便可以直接應用在產品中。
盡管這種模式會給制造商們帶來更大的工作量，但這卻是3D打印量產化推廣中不得不做的一件事。而更大的挑戰在于，很多行業沒有專門的機構做這樣的認證，如何取得制造廠商的信任便成為一個問題。
“我個人覺得，早期只可能會在一些不太關鍵的零部件上使用3D打印，相對來說它們還是比較脆的，不敢讓它們受力。” 2017世界3D打印年會現場一位知名制造商的研發人員表示。盡管市場方向并不十分明朗，但在批量生產領域布局的，不止Stratasys一家。
EOS方面表示，他們已經與Siemens PLM Software、SAP合作，將3D打印軟件和產品生命周期管理軟件（PLM）進行無縫集成，并提升了在制造執行系統（MES）和企業資源計劃（ERP）系統中的整合，用戶不僅可以在單一軟件環境中高效地完成模型設計到3D打印流程的工作，還可以及時反饋部件的完成情況。
相關文章：他們用3D打印機打造自己的火箭，強！
來源：中國3D打印網
