盧秉恒再談3D打?。焊锩孕袠I(yè)正在崛起！

　　3D打印是一個(gè)顛覆性的創(chuàng )新技術(shù)。從制造方式來(lái)說(shuō)，鑄、鍛、焊在制造過(guò)程中重量基本不變，屬于等材制造，已經(jīng)有3000年歷史了。

　　車(chē)銑刨磨機床通過(guò)材料的切削去除，達到設計形狀，稱(chēng)為減材制造，已有300年的歷史。增材制造中材料一點(diǎn)一點(diǎn)地累加，形成需要的形狀。發(fā)明于1984年，才30年的歷史。

　　當前3D打印幾種主流技術(shù)有：

　　SLA(光固化技術(shù))利用激光掃描，使液態(tài)光敏樹(shù)脂固化。是最早發(fā)明出來(lái)的3D打印技術(shù)。廣泛應用于設計驗證。

　　SLS(選擇性激光燒結)是一種將非金屬(或普通金屬)粉末分層鋪設，激光在程序控制下，選擇區域掃描燒結成三維物體的工藝。用于飛機、航空航天零件的制造以及精密件的制造，包括飛機的格柵、牙科的修復、顱骨的修復。

　　SLM是在送粉中，實(shí)現激光融化和燒結，類(lèi)似堆焊，制造件更加致密、強度達到鍛件水平，可用于制造大型結構件、承載件。

　　FDM技術(shù)(熔融堆積法)將熱塑性絲狀材料加熱從小孔擠出，將絲材熔化堆積成型。適合于教育或者創(chuàng )客設計驗證。大尺寸FDM裝備可用于汽車(chē)和無(wú)人機的制造。

　　3D打印(增材制造)的特點(diǎn)與意義

　　1984年美國發(fā)明了光固化激光成型技術(shù)，1986年實(shí)現SLA樣機，按照材料累加概念，各種增材制造工藝與裝備紛紛涌現，當時(shí)采用激光快速原型制造等學(xué)術(shù)名詞。這些技術(shù)中有一種以石蠟等材料的3D打印機。近年來(lái)，美國媒體開(kāi)始把增材制造技術(shù)稱(chēng)為3D打印技術(shù)，有利于大眾理解。增材制造被美國自然科學(xué)基金會(huì )稱(chēng)為上世紀最重要的制造技術(shù)創(chuàng )新。麥卡錫報告列出了對人類(lèi)生活有顛覆性影響的12項技術(shù)，3D打印排在第九位，排在新材料和頁(yè)巖氣之前。預測在2030年全世界將達到1萬(wàn)億左右美元的效益，15年麥卡錫報告又將這一進(jìn)程前移，認為增材制造2020年可達到5500億美元的效益。

　　3D打印制造有如下特點(diǎn)與優(yōu)勢：

　　1、 3D打印無(wú)處不在：3D打印可以打印許多材料、任意復雜形狀、任意批量，可以應用于各工業(yè)和生活領(lǐng)域，可以在車(chē)間、辦公室及家里實(shí)現制造。理論上3D打印無(wú)處不在，無(wú)所不能。但許多材料的打印、工藝的成熟度、打印成本、效率等等尚不盡人意，需要多學(xué)科交叉的創(chuàng )新研究，使之更好、更快、更廉價(jià)。

　　2、 支持產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)：3D打印可以制造形狀復雜的零件，所想即所得。直接由設計數據驅動(dòng)，不需要傳統制造必須的工裝夾具模具制造等生產(chǎn)準備，編程簡(jiǎn)單。在產(chǎn)品創(chuàng )新設計與設計驗證中，特別方便。使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期與費用至少降低為一半，成為機電產(chǎn)品和裝備快速開(kāi)發(fā)的利器。

　　3、 節材制造：增材制造僅在需要的地方堆積材料，材料利用率接近100%。航空航天等大型復雜結構件采用傳統切削加工，往往95%—97%的昂貴材料被切除。而在航空航天裝備研發(fā)機制造中采用增材制造將會(huì )大大節約材料和制造成本，具有極其重要的價(jià)值。

　　4、 個(gè)性化制造：可以快速、低成本實(shí)現單件制造，使單件制造的成本接近批量制造。特別適合個(gè)性化醫療和高端醫療器械。如人工骨、手術(shù)模型、骨科導航模板等。

　　5、 再制造：用于修復磨損零部件的再制造，如飛機發(fā)動(dòng)機葉片、軋鋼機軋輥等，以極少的代價(jià)，獲得超值。應用在軍械、遠洋輪、海洋鉆井平臺、乃至空間站的現場(chǎng)制造，具有特殊的優(yōu)勢。

　　6、 開(kāi)拓了創(chuàng )新設計的新空間：可以制造傳統制造技術(shù)無(wú)法實(shí)現的結構，為設計創(chuàng )新提供了非常大的創(chuàng )新空間?？梢詫凳畟€(gè)、數百個(gè)甚至更多的零件組裝的產(chǎn)品一體化一次制造出來(lái)，大大簡(jiǎn)化了制造工序，節約了制造和裝配成本。以3D打印新工藝的視角對產(chǎn)品、裝備再設計，可能是3D打印為制造業(yè)帶來(lái)的最大效益所在。