3d打印机改变制造业规则

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1、3D打印机改变制造业规则刘菊艳/编译●用于生产工业样品和机械部件的3D打印系统正在引领一种新型的消费市场，这种小型3D打印机被称作酷比（Cube），可制作玩具、棋子和装饰品等类似物。一种被称作“酷比化”（Cubify）的在线平台正在被开发，为大量用户提供服务。美国南卡罗来纳州罗克希尔街上的一个商业园区内的一座低层建筑内，展示着一副未来工厂情景图（如上图）。几十台机器正在隆隆地运转，透过玻璃控制室，两名人员正在通过电脑屏幕对机器进行监督。其中有些机器大小如同一辆轿车，有些如同一台微波炉，但所有的机器都有可以透视的窗口。一台机器在生产珠宝，其他有些在生产电钻机的塑料夹子、汽车仪

2、表盘、错综复杂的灯罩以及定制式假肢。有一台机器甚至正在生产如其自身一样的机器所用零件。这是3D系统公司的总部，是由查克·赫尔（ChuckHull）成立的公司，他在1986年的一项专利中描述了他发明的一项被称作“立体光刻”的三维实体系统。该系统通过一束紫外线光作用使像墨水一般的液体塑料薄层凝固，可以添加更多的液体塑料重复此过程。其他形式的3D打印术也出现了，但都是以叠加工艺的方式运作，一层一层地构建实体。起初3D打印技术被认为是一种制作一次性样品的一种方式，但随着该技术的发展，更多的东西被作为成品打印出来（即人们熟知的叠加式制造技术）。特里·沃勒斯（TerryWohlers）

3、经营着该领域的一家研究公司，根据他的信息，目前成品打印费用约占总打印费用的28%。他预言这一比例将在2016年超过50%，在2020年超过80%。但他认为，不可能会达到100%，因为快速而经济的样品制造技术将依然是混合技术中的一个重要部分。独一无二一次性样品的生产成本可能高得惊人，而3D打印机可将成本大幅降低。现在很多生活消费品、机械零件、鞋子和建筑模型在继续进行投产之前，都以3D打印形式出现，供工程师、设计师和客户评估。任何变动可以在几小时或一个晚上的时间内快速被重新打印，但一种新样品进入机械商店要花上几个星期的时间。有些设计人员已经使用塑料和尼龙材料打印出现成的鞋子和衣

4、服。荷兰的时装设计师伊里斯·凡·赫本（IrisvanHerpen）已经制作出令人叹为观止的3D系列服饰，走上秀台。尚未有人可以打印皮质材料，但他们仍然在研究中。由于在叠加式制造技术中很少有规模性经济，该技术最理想的是应用在低量生产领域。但也允许成品部件的大规模定制化。已经有很多牙冠和助听器外壳都是用独立的3D打印机生产的。摆脱传统工艺的限制，叠加式制造技术可以帮助设计人员经济实惠地将之前被认为太过复杂的物品生产出来。这可能是出于美学方面的原因，但工程人员也发现了实际应用之处。例如，液体在圆形槽内比在锋利边角周围的流动速度更快，以传统方法很难在一个固体金属结构中设计出圆形槽，

5、但是对3D打印机来说轻而易举。3TRPD，一家提供添加材料制造服务的英国公司，打印出用于赛车的齿形箱，带有液压用油光滑内部通道，替代了钻出型直角弯管。据该公司总裁伊恩·韩礼德（IanHalliday）介绍，该箱子不仅实现了齿轮速度变化更快，同时也将重量减轻了30%。基于相似原理，一架波音F-18战斗机包含了很多打印部件，如通风管。重量减轻是3D打印部件的一部分吸引力所在。物体一层层叠加，仅用足够的材料来实现部件的运作是可能的。用传统工艺进行建筑物构造，需要添加翼缘和支架，才可以利用机械工具对物体进行处理、打磨、建模，为待铆接或焊接的部件表面做好准备。3D打印机可能对物品作为

6、整体进行打印，不需要组装。它甚至可以一次性制作出带有可活动部件的机器。大大节约材料成本后，有些产业前景可观。在航空航天工业领域的金属部件通常是从高成本的固体钛加工而成。这可能意味着90%的材料都被切除掉，剩余的金属切削物对于飞行器的制作是毫无利用价值的。然而，钛粉末可用于打印飞行器门的支架、卫星部件等类似物。据欧洲宇航防务集团（EADS）研究人员提供的信息，这些打印出的部件与一个加工出来的部件一样经久耐用，但只使用了原材料的10%，欧洲宇航防务集团是空中空客（Airbus）的母公司。利用强大的计算机软件技术生产高度复杂的设计图，借助3D打印技术将设计图转化为实物，正在创造一

7、种新的设计语言。3D印制品通常看起来生动自然。比利时Materialise公司的副总裁维姆·麦启（WimMichiels）说：“大自然已经有一些非常有效的设计，对其进行模拟是很好的一个主意”，这家比利时公司使用叠加式制造技术来生产一系列产品，包括医疗设备。例如，将一个精致的晶格状天然骨骼内部结构整合到一种金属植入体中，制作出的产品相比加工过的骨骼更轻，优势不会逊色，可更轻易地与病人自身的骨骼融合，也可精确制作出符合病人目标的产品。去年，在荷兰就有外科医生为一名患有慢性骨骼感染病的女士印制出一种全新的钛颌制品。很多公