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什么是3D打。3D打印究竟能干什么?(2)

3D打印機
2019
07/25
10:04
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3D打印的用途大致可以分為三種:概念建模,原型測試,和直接數(shù)字制造。
概念建模和原型測試是比較傳統(tǒng)的兩種用途,簡單的說就是制作模型,主要功能是做驗證,如結(jié)構(gòu)驗證,外觀驗證,功能驗證和裝配驗證。直接數(shù)字制造是現(xiàn)在流行的一種趨勢,即打印出來的成品可以直接作為一個最終的產(chǎn)品或者是零件直接使用到終端。
可以給大家舉幾個例子。比如概念建模,有公司和雪佛蘭合作做了一個公益的活動,內(nèi)容是征集小朋友對未來汽車的想象.通過他們的畫筆畫出汽車圖案,而把圖案變?yōu)閿?shù)字模型,再通過打印和后期的著色形成一個實體物品。這是一個夢想變成現(xiàn)實的過程,可以把一個原始的想法變?yōu)橐粋漂亮的樣品。
直接數(shù)字制造的例子是與時裝相關(guān),一個武漢大學學生的作品。手鐲和服裝都是采用尼龍打印,設(shè)計師設(shè)計完畢后打印把整個概念展示出來,再經(jīng)過穿戴和韌性的測試后模特把它穿到了T臺上。
直接制造工具這方面一般都是與金屬類相關(guān)的,目前的價格還是比較高,多數(shù)用在跟國防、航空等有減重和保密要求的行業(yè)。國家正在建造的世界上最大的天文臺望遠鏡天眼里有些關(guān)鍵零部件來設(shè)計和通過金屬打印完成制造的。
3D打印的常規(guī)的流程
首先是要有數(shù)據(jù),如果有實物可以通過3D掃描建立3D打印模型,如果有2D圖紙可以通過軟件轉(zhuǎn)化成一個3D模型。如果什么都沒有的話,那就只有從零開始用軟件來建模。然后把模型用切片軟件,完成切片之后就可以開始3D打印了。打印完成之后絕大部分還需要做后處理(打磨、電鍍、噴霧、拉伸等,上色是可選項),否則就是個半成品。
3D打印的主要優(yōu)勢
首先是省時,跟傳統(tǒng)工藝對比來說的,本身的建造速度老實講現(xiàn)在還是有點慢。其次是省料,它幾乎不產(chǎn)生廢料。再者是精確,特別是對曲面還有復雜工藝的還原。最后是個性,能滿足越來越個性化,復雜原型的設(shè)計。所以從整體上來說,3D打印非常適合個性、復雜、小批量、非標件的原型生產(chǎn)。

但其最大的優(yōu)勢在于,隨著零件復雜度的提升,其制造工藝難度和成本并不會增加。也就是設(shè)計師只需要考慮零件功能的實現(xiàn),并不需要過于糾結(jié)該采用怎樣的制造工藝去生產(chǎn)。
3D打印對于復雜件的制造有非常大的優(yōu)勢,所以它還是主要用于工業(yè)制造上。這就涉及到了3D打印應用層次的問題,也就是為什么我們并沒有感覺到3D打印對我們的生活有什么直接的改變。
3D打印應用的層次
“原型制造”是3D打印最低層次的應用,比如制造模型、原型等單個的東西,但這也是3D打印最傳統(tǒng)的應用。
第二級別是“代替”。制作代替現(xiàn)在的某個零件。但應用并不廣泛,因為傳統(tǒng)制造工藝非常適合大規(guī)模批量化的生產(chǎn),3D打印并不占優(yōu)。
第三個是“零件整合”。單一零件制作3D打印可能并不占優(yōu)勢,但是如果能將多個零件整合成一個零件打印出來,整體的價值便上去了。
最高級的應用不僅整合了多零件,而且還進行了優(yōu)化。因為3D打印可以做非常復雜的工藝,這是其他工藝沒法實現(xiàn)的。通用航空之前用3D打印做了一個航空發(fā)動機的噴油嘴,這是一個里程碑式的案例。這個噴油嘴整合了20多個零件,里面還有非常復雜的冷卻管道、潤滑管道。不僅提高燃油效率高,還不需要生產(chǎn)20多個零件裝配起來,使用壽命也延長了5倍。
因此3D打印如何影響每一個人,可能需要在思維上做一些調(diào)整。在未來某一天,我們設(shè)計的時候,不需要考慮用什么工具來生產(chǎn),甚至連思考如何設(shè)計這個過程也會發(fā)生變化。只需要去考慮設(shè)計目標,給出邊界值,通過數(shù)學和計算機模擬就能得到最優(yōu)的結(jié)果。比如去年英國的一個最高設(shè)計獎,就給了這樣一個案例。一個航天的小部件,通過拓撲優(yōu)化的方式,重量是原來的一半都不到,但是強度是原來的一倍多,最后采用3D打印的制造方式。這樣,優(yōu)勢就很明顯了。
3D打印的經(jīng)濟化分析
產(chǎn)品數(shù)量在千個之內(nèi)還是比較明顯,但隨著3D打印成本的下降,數(shù)量范圍是不斷增加的。以鑄造為例,在數(shù)量、生產(chǎn)時間、復雜度這幾個因素中也有一個平衡點。未來我們會見到越來越多奇形怪狀的物件,它是直接由數(shù)學和計算機來決定的形狀。這種工藝復雜度的增加,不會給3D打印帶來困難,但是對傳統(tǒng)工藝來說,這種增加就是噩夢。
現(xiàn)在采用3D打印工藝做生產(chǎn)的企業(yè)是越來越多了,前一陣通用就收購了兩家3D打印的公司,做金屬3D打印的。許多人認為,這或許是3D打印進入主流制造業(yè)的一個標志。另外,3D打印還有一些在醫(yī)學上的應用,還有人用它來打印一些光學器件。未來,建筑,飛機等各式各樣的應用,都會涉及到。3D打印其實是一種基礎(chǔ)工具性的東西,就像互聯(lián)網(wǎng)或者高速公路一樣,是所有人都會用得到的。http://www.ezby3d.com/武漢易制科技有限公司



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