新人對3D打印的九大認識誤區(qū)

allago   2016-08-01 16:09:57

雖然有許多高速增長和技術(shù)進步的實例,但圍繞3D打印也出現(xiàn)了不少混淆視聽的炒作,許多關(guān)于該技術(shù)的“神話”使公眾產(chǎn)生了一些脫離實際的認識誤區(qū)。

誤區(qū)1:3D打印是一種勞動含量低,“按一下按鈕”產(chǎn)品就唾手可得的制造技術(shù)。

雖然3D打印制造的確經(jīng)常采用“熄燈生產(chǎn)”方式,可在無人值守情況下通宵生產(chǎn),但在實際生產(chǎn)零部件之前和之后,卻有大量的工作要做。在開始生產(chǎn)之前,需要準備相關(guān)數(shù)據(jù)(可能需要CAD專業(yè)知識)、修改產(chǎn)品模型和優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)(大多數(shù)3D打印系統(tǒng)需要設(shè)計支撐結(jié)構(gòu),以支撐零件的懸垂特征和其他部位)。對于某種特定零件、成組零部件或不同的材料,可能需要對其造型參數(shù)(如層厚、溫度、成型速度和其他一些選項)進行調(diào)整。熱成型3D打印工藝需要在成型前對成型缸進行加熱,成型后對其進行冷卻,這可能需要耗時數(shù)小時,對于一些大型零件和大體量造型,甚至需要耗時幾十個小時。3D打印的后處理步驟包括去除支撐材料、消除應(yīng)力和精整,這些工序可能都屬于勞動密集型工作。

誤區(qū)2:3D打印的制造速度很快。

3D打印系統(tǒng)通過沉積、熔融、固化或?qū)訅旱确绞叫纬蛇B續(xù)的材料層,從而構(gòu)建出零部件。這些材料層的厚度通常為0.025-0.254 mm,因此往往需要數(shù)千層才能構(gòu)成整個零部件。對于大體積造型,確定范圍和固化每層材料可能都相當耗費時間。各層之間的加工周期也增加了制造時間。用造型缸加熱成型的3D打印工藝要花很多時間進行預(yù)熱和冷卻。有些3D打印加工任務(wù)需要數(shù)天時間才能完成所有必需的步驟。

誤區(qū)3:3D打印比傳統(tǒng)制造工藝更節(jié)能環(huán)保。

曾經(jīng)有許多人期望,3D打印的一次性、分散式制造方式將會提高產(chǎn)品的能效。然而,迄今為止完成的許多相關(guān)研究(主要是在歐洲)并不一定支持這一理論。與傳統(tǒng)制造工藝相比,3D打印工藝生產(chǎn)每單位質(zhì)量材料所消耗的電能更多。只有在綜合考慮了3D打印提供新的設(shè)計能力、耗材更少、可減少零部件庫存、無需傳統(tǒng)加工設(shè)備等優(yōu)勢的情況下,其總體能效水平才有所提高,尤其是與一些材料廢棄量較大的常規(guī)工藝(如數(shù)控切削加工)相比,更是如此。在航空航天工業(yè),3D打印制造能減輕產(chǎn)品重量,由此可帶來十分明確的環(huán)境效益,因為減輕飛行器的重量可以節(jié)省大量燃料。現(xiàn)在我們知道,評估3D打印的環(huán)境效益是一項非常復(fù)雜的工作,它需要對一種產(chǎn)品從原材料加工到產(chǎn)品壽命結(jié)束的整個生命周期進行分析。航空航天工業(yè)需要對3D打印的能效水平進行徹底的全生命周期評估。

誤區(qū)4:3D打印系統(tǒng)可以生產(chǎn)任何物品。

“只要你能設(shè)計出一種產(chǎn)品,你就可以把它制造出來。”這種說法通常是正確的,因為大多數(shù)3D打印工藝對零件的復(fù)雜性并不敏感,可以成功地制造出采用常規(guī)制造工藝比較困難或完全無法制造的復(fù)雜形狀。然而,3D打印工藝也有一些局限性。一是對工件的最小壁厚有一定限制;二是對平面朝下的表面必須設(shè)置支撐和固定結(jié)構(gòu),而這些結(jié)構(gòu)材料可能很難(有時甚至不可能)去除。殘留在產(chǎn)品內(nèi)部通道中的材料可能也很難或無法去除,而內(nèi)部通道的大小會影響去除不需要材料的難度。

誤區(qū)5:3D打印系統(tǒng)一次制造一個零件與同時制造多個零件的生產(chǎn)效率相同。

在同一造型空間中同時制造多個零件時,不同的3D打印工藝在每件加工時間、單件成本和能源消耗上大相徑庭。3D打印同樣具有規(guī)模效益,尤其是采用粉末層疊打印工藝時,可在整個造型空間中對多個零件同時逐層造型。另一個與此類似的誤區(qū)是“制造50個各不相同的零件與制造50個一模一樣的零件生產(chǎn)效率相同”。實際上,雖然兩者在加工時間和生產(chǎn)成本上基本相同,但在制造形狀各異的零件時,造型前的數(shù)據(jù)文件準備和造型后的零件精整工作量更大,可能需要耗費更長的時間。

誤區(qū)6:3D打印機和工件材料售價很便宜。

的確,有些3D打印愛好者和DIY發(fā)燒友使用的3D打印機售價并不貴,最便宜的3D打印機(MakiBox A6 LT)標價僅為200美元。但是,Concept Laser公司的X系列1000R金屬增材制造系統(tǒng)在歐洲的售價卻高達140萬歐元。一般來說,工業(yè)用增材制造系統(tǒng)比數(shù)控加工中心的價格更高。此外,3D打印所用的材料也相當昂貴,3D打印用塑料材料的價格可能是注塑成型用塑料材料價格的53-104倍。

誤區(qū)7:3D打印將會取代傳統(tǒng)制造業(yè)。

3D打印已經(jīng)使一些利基應(yīng)用(包括耳內(nèi)助聽器、牙齒修復(fù)、骨科植入物、畸齒矯正和飛機環(huán)境控制系統(tǒng)用管道)的制造方式發(fā)生了根本性變革,并永久改變了這些行業(yè)原有的格局。然而,3D打印在短時期內(nèi)并不會取代大批量、低復(fù)雜性零件的傳統(tǒng)制造方式。一些大批量生產(chǎn)的常用物品(如注塑成型的體育場座椅、垃圾桶、一次性飲水杯或隨處可見的12盎司容量鋁制飲料容器)將繼續(xù)采用傳統(tǒng)制造方式生產(chǎn),因為與3D打印相比,這些生產(chǎn)方式速度更快、成本效益更好。

誤區(qū)8:利用3D打印技術(shù)可以制造槍支。

在引起媒體關(guān)注的所有3D打印話題中,最聳人聽聞的就是圍繞3D打印槍支的大肆炒作。事實是:有人用3D打印機制造了半自動步槍上的一些非關(guān)鍵零部件,但該槍只射擊了6次就壞了,證明3D打印的塑料槍支無法承受速射所產(chǎn)生的高熱、沖擊和彈道能量。這種槍支對使用者的危險性甚至比射擊目標更大。美國是全世界槍支擁有量最多的國家,其槍支數(shù)量約為全球總量的1/3,因此根本不存在用一種新的方式來制造槍支的市場需求。此外,我們都知道很多種加工槍支零部件的更好方式(如利用普通機加工車間的設(shè)備和材料)。因此,糾結(jié)于3D打印槍支問題分散了公眾的注意力,媒體和3D打印行業(yè)應(yīng)將更多精力集中在一些更富有成效的話題上。

誤區(qū)9:每個家庭都將擁有一臺3D打印機。

這一設(shè)想將3D打印機與個人電腦進行類比。的確,“每個家庭都擁有一臺電腦”的設(shè)想以前也曾遭到懷疑論者的質(zhì)疑。然而,3D打印機與個人電腦并無太多可比性。在電腦問世以前,人們寫作、出版、與他人交流、發(fā)布信息、管理文檔、欣賞音樂、整理照片、從事會計和研究工作?,F(xiàn)在人們?nèi)匀辉谧鲞@些事,但都是在電腦的支持和幫助下。大多數(shù)人都不是產(chǎn)品設(shè)計師或發(fā)明家,因此3D打印機的推廣應(yīng)用并不會改變他們的工作和生活方式。更有可能的3D打印發(fā)展模式將是本地3D打印店,和互聯(lián)網(wǎng)打印平臺的大量涌現(xiàn),以及零件和產(chǎn)品的網(wǎng)上售賣。

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