3D打印又稱為三維打印,是快速成形技術(shù)的一種。在工業(yè)市場(chǎng),它早已成為一個(gè)熱門詞匯。其原理是運(yùn)用粉末狀的金屬或者是塑料等可黏合的材料,通過一層又一層的多層打印方式構(gòu)造零對(duì)象,通過模具的制造工業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行成型,形成直接數(shù)字化的制造。
理論上,只要電腦可以設(shè)計(jì)出的造型,3D打印機(jī)都可以打印出來。
“3D打印”可謂是時(shí)下最熱門的技術(shù),很多人甚至還把它喻為“第三次技術(shù)革命的標(biāo)志”。它之所以被追捧,其原因就是它可以讓小批量的生產(chǎn)更加容易和廉價(jià)。而且3D打印還能實(shí)現(xiàn)商品的無縫對(duì)接,這會(huì)讓商品更加堅(jiān)固,并且實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的特定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
但這些來自國(guó)外的前沿技術(shù)思想,并沒有考慮到中國(guó)市場(chǎng)的實(shí)際情況。另一方面,雖然如中科院先進(jìn)技術(shù)所等科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)自主研發(fā)出了工業(yè)級(jí)3D打印機(jī),但能夠量產(chǎn)應(yīng)用在商業(yè)中的,還都是進(jìn)口產(chǎn)品。連設(shè)備帶打印耗材都大多是進(jìn)口的,使得國(guó)內(nèi)的商用3D打印成本仍居高不下。
目前3D打印技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)滲入到生物醫(yī)療、航空、汽車、工業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)行業(yè)。
多年從事儀器研發(fā)工作的中科院大連化物所某課題組研究員介紹說,其課題組2011年就從美國(guó)購買了一臺(tái)3D打印機(jī),主要用于零配件及儀器外殼的制作。
有了3D打印機(jī),研究團(tuán)隊(duì)可以很快地把想法變成現(xiàn)實(shí),一個(gè)零配件模塊最多只需24小時(shí)就能夠完成制作,研發(fā)周期大大加快。另外,做儀器研發(fā),有些零配件因?yàn)榱啃『茈y找到加工工廠,利用3D打印機(jī)就可以解決這方面的問題。 雖然3D打印技術(shù)在精度和速度上有著無可比擬的優(yōu)勢(shì),但大部分工業(yè)設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)企業(yè)管理者都認(rèn)為3D打印過于昂貴。
在我們的認(rèn)知中,工業(yè)革命已發(fā)生過兩次。第一次工業(yè)革命以蒸汽機(jī)的發(fā)明為標(biāo)志,認(rèn)為新的技術(shù)革命產(chǎn)生了流水式作業(yè)的方式,單一大批量的生產(chǎn)某種產(chǎn)品,這催生了工廠與工人,也讓制造業(yè)從原始的手工制造轉(zhuǎn)為機(jī)械制造。第二次工業(yè)革命同樣也是一次技術(shù)革命,以電力、無線電、鋼鐵和化學(xué)等領(lǐng)域的巨大發(fā)展為標(biāo)志,在各個(gè)不同領(lǐng)域進(jìn)步的影響下,人們的生產(chǎn)方式也發(fā)生了變化,這一次工廠不再滿足于單一產(chǎn)品的生產(chǎn),而是轉(zhuǎn)為大規(guī)模生產(chǎn)。
第三次工業(yè)革命與前兩次工業(yè)革命相比,有何不同之處呢?3D打印技術(shù),這種新型的生產(chǎn)方式能否不負(fù)眾望,促成第三次工業(yè)革命呢?
大家都知道,自1986年之后,涌現(xiàn)了很多不同的3D打印技術(shù):
1988年,Scott Crump發(fā)明了另外一種3D打印技術(shù)FusedDepositionModeling,并成立公司Stratasys。這個(gè)技術(shù)的特點(diǎn)是它能利用臘、ABS、PC、尼龍等熱塑性材料來制作物體,具備性能優(yōu)良的特點(diǎn);
1992年,Helisys發(fā)明LaminatedObjectManufacturing,利用薄片材料、激光、熱熔膠來制作物體。然而該3D打印技術(shù)的原材料一直僅限于紙,性能低下;
1995年,ZCorporation獲得麻省理工大學(xué)的許可,利用技術(shù)來生產(chǎn)3D打印機(jī)。
2005年,ZCroporation發(fā)布SpectrumZ510,這是世界上第一臺(tái)高精度彩色3D打印機(jī);同一年,英國(guó)巴恩大學(xué)的AdrianBowyer發(fā)起開源3D打印機(jī)項(xiàng)目RepRap,它的目標(biāo)是作出“自我復(fù)制機(jī)”,通過3D打印機(jī)本身,能夠制造出另一臺(tái)3D打印機(jī)。
2008年,第一版RepRap發(fā)布,代號(hào)“Darwin”,能夠打印自身50%的元件,它的體積僅一個(gè)箱子大小。
從這段發(fā)展史,我們不難看出,隨著3D打印技術(shù)的種類變多,3D打印機(jī)可選的原材料范圍的變廣,更結(jié)合現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá),“社會(huì)化制造”將成為可能。