3D打印對制造業(yè)產(chǎn)生了重大影響,此長彼消,3D打印的大跨步必然是傳統(tǒng)制造中存在的弱點給3D打印提供了擴張的機會,這點我們也許可以從傳統(tǒng)制造業(yè)如何運作中一窺端倪!
傳統(tǒng)制造業(yè)是如何運作的?
1、傳統(tǒng)工藝:從設(shè)計師到制造商
如何將一個想法變成現(xiàn)實?幾十年來,這一直是一個古老的故事。工程師設(shè)計零件并決定其形狀、材料和其他因素,就這樣,一個基本的原型就可以被制造。但是,當涉及到制造最終用途的零件時,工程師必須找到一個制造商能夠使零件達到專業(yè)標準和規(guī)模。零件可以在任何地方設(shè)計,但是制造這些零件需要大量的機器。
根據(jù)所制造的零件,制造商可以使用任意數(shù)量的制造工藝來制造。它們可以使用機械加工,其中一大塊金屬被切割成所需的尺寸和形狀;它們可以將金屬片彎曲和壓印成一種新的形狀;它們可以使用鑄?;蚬ぞ邚囊后w塑料中制造大量零件。
像這樣的傳統(tǒng)制造工藝是非常有用的,并將繼續(xù)使用多年。然而,他們也有自己的缺點。
2、傳統(tǒng)制造業(yè)的弱點:
1)廢料;
2)附加設(shè)備;
3)熟練勞動力。
傳統(tǒng)制造技術(shù)中最常見的一種是“減法制造”。這個術(shù)語是用來描述那些將一大塊不成形的材料切割成所需形狀的過程。最常見的減法制造形式是數(shù)控加工。但是,雖然減法制造對于高質(zhì)量材料的加工是很好的,但它并不總是有效的。這是因為用減法工序制造零件必然產(chǎn)生多余的材料:起始塊或“工件”必須大于最后一部分,因為工具最終會將其切割成符合尺寸的零件,所有被切下來的東西都變成了廢物。
此外,傳統(tǒng)的制造工藝往往需要額外的設(shè)備。鑄造過程需要一些東西,如模具和模具,這需要時間和金錢來制造,但當工作完成或達到壽命時,它們最終會被丟棄。
最后,實際安裝和操作這些傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)是一個小問題。傳統(tǒng)的機器通常占用很大的占地面積,這就產(chǎn)生了對大工廠空間的需求,而這是需要花費大量的資金來租賃或購買的。雖然有些過程(例如數(shù)控加工)是由計算機控制的,但許多過程需要熟練的機械師手工操作。所有這些問題都成了企業(yè)進入傳統(tǒng)制造業(yè)的阻礙。
我們再來看看,3D打印是如何出現(xiàn)?為什么會出現(xiàn)的?
在20世紀80年代,發(fā)生了一件將永遠改變制造業(yè)的事情。來自科羅拉多州的工程師和物理學(xué)家Chuck Hull發(fā)明了一種利用激光將感光樹脂轉(zhuǎn)化為固體形狀的系統(tǒng)。他系統(tǒng)的關(guān)鍵要素:一個移動的平臺,使樹脂固化在“層”,允許創(chuàng)建三維形狀組成的單個2D切片。他將他的系統(tǒng)稱為“立體印刷”,并建立了3D Systems——一家世界領(lǐng)先的3D打印公司。
雖然Chuck Hull在桌面涂料的特定領(lǐng)域工作時創(chuàng)造了立體光刻,但他很快就意識到了他創(chuàng)造的巨大潛力。使用不同的材料,該工藝可適用于各種應(yīng)用。不久之后,選擇性激光燒結(jié)和熔融沉積模型等不同的逐層過程開始出現(xiàn),大大拓寬了后來被稱為“3D打印”的范疇。
“加性制造”技術(shù)經(jīng)過二十多年的發(fā)展和改造,但直到21世紀末,3D打印才在世界范圍內(nèi)廣為人知。這在很大程度上要歸功于面向消費者的入門級機器的發(fā)展。由于這些機器的成本僅為幾千美元,因此更大的人群可以獲得該技術(shù),從而可以更加兼顧3D打印的使用。
3D打印機的最大優(yōu)勢之一是什么?它們幾乎可以在任何地方建立,而且相對容易操作,這樣,小企業(yè)就可以開始打印產(chǎn)品,而不需要專門的制造商來幫助它們。與此同時,大型制造商開始廣泛實施高端打印機,利用它們來制造原型和專業(yè)零件。
3D打印是如何影響當今世界的?
1、多種應(yīng)用
雖然立體印刷仍然被廣泛使用,但3D打印現(xiàn)在包含了更廣泛的技術(shù),可以用來打印塑料、金屬和其他材料。技術(shù)和價格的絕對范圍意味著3D打印現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè),包括汽車、航空航天、醫(yī)療保健、消費品、設(shè)計和時尚等。
2、3D打印如何改變制造業(yè)
3D打印在許多方面影響了制造業(yè)。例如,從工程的角度來看,它為構(gòu)建物理對象提供了一種全新的方法:分層、自下而上的方法允許3D打印機創(chuàng)建具有獨特幾何圖形和復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的部件。某些機器允許一次打印材料的組合,而該過程的“加法”性質(zhì)解決了與減法制造相關(guān)的廢物問題。
但是3D打印對制造業(yè)最大的影響可能是它打破了進入壁壘的方式。許多3D打印機占用的空間很小,不需要更多的設(shè)備,而且?guī)缀跏亲灾鞑僮鞯摹Mㄟ^這種方式,他們有效地實現(xiàn)了制造過程的民主化,允許任何人在沒有重大投資或機械加工技能的情況下開始制造零件。
傳統(tǒng)的制造工藝不太可能在短期內(nèi)消失,但是3D打印已經(jīng)創(chuàng)造了一種全新的制造思維。
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