随着3D打印发展,在家自己做手办和女朋友的时代终于来了

与目前很多新兴科技(5G、自动驾驶等)相比,3D 打印看起来技术含量似乎很低,但它的实用价值却完全不在其他科技之下。只是因为我国制造业太成熟发达,以目前的3D 打印水平来说完全无法对传统制造业造成影响,所以大家感知不强。但 3D 打印在国外却异常火热。因为疫情的影响导致外国人民无法顺利买到「中国制造」的商品,与此同时 3D 打印项目却呈指数增长。3D 打印简化了制造流程、缩短供应链和分销链,只需要将设计好的模型输入 3D 打印机即可获得成品,实现了「生产个人化」。01—什么是 3D 打印3D 打印虽然也叫打印,但和传统打印几乎没有相似之处。3D 打印是一种「制造过程」,它将材料逐渐堆叠,形成一个三维体。以传统方式制作一个手机壳可能需要经过模具制作、注塑、切割、钻孔加工等等工序,生产不同的商品需要不同的模具和不同的工具。而3D 打印则不用那么麻烦,只需要不断堆叠手机壳材料就能得到。这样做的好处显而易见,生产过程被极大的缩减。

3D 打印业发展出了很多不同的技术分支,最常见的是熔融沉积成型(FDM),它将由丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS),聚乳酸(PLA)或其他「热塑性塑料」熔化成丝状,并通过喷嘴挤出。喷嘴会根据设计好的模型图一层层移动,在特定位置挤出打印材料。上图打印的手机壳就是采用FDM 技术。第一批上市的3D打印机就是 FDM,目前面向个人消费者、业余爱好者的基本也都是这种。FDM型3D 打印机的价格已经到了大多数中国家庭能够承受的程度。Ps: 因为专利问题,熔融沉积成型也可能叫做熔丝成型(FFM)、熔丝制造(FFF),其实都是一个东西。另一种比较常见的 3D 打印技术是立体光刻或光固化成型(SLA),该技术基于液态光敏树脂的光聚合原理工作。这种液态材料在一定波长和强度的紫外线照射下会迅速发生光聚合反应,从液态转变为固态。最终实物的精度比 FDM 要高很多。

SLA 的工作模式和 FDM 有很大区别。液态树脂被装在底部透明的容器中,紫外线光从底部照射液态树脂,已完成部分被逐渐抬起。如果说FDM 是从「脚」开始,那SLA 就是从「头」开始。

除此之外还有数字光处理(DLP);激光烧结(SLS);电子束熔融(EBM)等等打印技术。这些技术让 3D 打印材料覆盖范围更广,除了塑料外,金属、光学透明、橡胶等常见材料都可以使用 3D 打印。但不管一种技术,他们的逻辑都是一层层叠加。02—可以做什么3D 打印应用范围非常广泛,并且实用性很强。利用 3D打印,设计师可以快速将概念转换成模型或原型。对于这种小批量生产来说 3D 打印有绝对的优势。它可以按需生产,节约了很多流程和成本,并且效率更高。这也同样适用于影视行业的道具制作。就像传统设计一样,3D 打印也孕育出了不少设计模型交易网站,你可以直接购买设计师做好的 3D 模型,然后在家自己生产。不过得自己上色。

今后在设计部门,3D 打印机或许会像传统复印机一样常见。3D 打印还可以在医疗行业大显神通,它可以为病人定制假肢、牙齿或者其他身体器官。听上去很遥远?

实际上瑞典公司 SONOVA已经利用 3D 打印攻占了全球助听器行业 50% 的市场。特别是在美国和欧洲的助听器外壳生产领域,3D 打印已经完全占据了所有的生产线。使用传统方式制作助听器外壳的公司已经无法生存。
除了成本和时间,3D 打印在医疗行业最大的优势是它可以根据患者自身情况,定做专属于他的医疗用品。目前美国航天局也在广泛采用3D打印技术。为美国航空航天提供微天线的供应商Optisys LLC 利用3D 打印技术将追踪天线阵列的离散量从 100 个减少到仅 1 个,交货日期从 11 个月缩减到2 个月,同时重量减轻 95%。

现在 3D打印机还被搬到了国际空间站中,宇航员可以自定义一些工具,而不用等待一下次补给。

除了以上已经被广泛应用的领域,3D 打印还实验性的制作过食品(糕点和披萨)、建筑、交通工具(船和汽车),机器人组件等等。

前面说了了 3D 打印已经可以让我们自己在家做手办,那如果把手办放大,材质换一下,岂不可以做些不正经的东西?于是小淙查了一下,果真日本秋叶原一家「克隆工场」已经在提供这项服务。世界顶级的人偶制造商DSDolls还曾在南昌市的 VR 展会上展示了最新的3D 打印的机器人头。

什么才是第一生产力?(战术后仰)03—优势和局限性优势:1、结构更复杂。没错,3D 打印可以轻松制作更复杂的结构,一些结构甚至是其他制造方式难以或无法制作的。

2、自定义轻松。3D 打印只需要修改数字模型就能轻松生产不同版本的物品,几乎没有额外的成本。

3、启动成本低。在传统制造行业中,整个工艺流程复杂,每个组件都需要专门的模具,且启动时间长。3D 打印则完全没有这些问题。局限性:1、物理性能不佳。通常来说3D打印成品的物理性能不如传统制造好。由于是逐层创建的,因此在一个方向上的强度会更低。塑料 3D 打印物品常常用在非关键部位。不过 DMLS 和 SLM 等特殊打印技术生产的金属物品也可以用在航天航空这样的严苛行业。

2、大批量生产时成本变高。3D 打印启动成本低,但在大批量生产时不如传统制造有竞争力。原因是大批量生产开模后只要数量越多,制造单价就会降低。而 3D 打印机一次能做的数量和时间是固定的,想要增加产量就只能增加打印机数量。3、精度有限。3D 打印的精度取决于打印技术和机器的校准。最常见的 FDM 公差大约在 ±0.5mm 左右,意味着如果要打印一个10mm 的孔,最终误差可能在 9.5mm 和 10.5mm 之间。这种程度的公差对于小零件来说非常夸张。

工业用的 SLA 打印将公差控制在 ±0.01mm 左右,但这是在非常理想的情况下。用于关键部位的金属 3D 打印件都需要在打印完成后进行其他工艺的精加工,减少公差提升表面光洁度。并且精加工通常都是人工操作。04—一些担忧3D 打印使制造门槛陡然降低,这使得一些不法分子可能利用 3D 打印技术制造专门的犯罪工具。去年 8月特朗普宣布 3D 打印枪支合法后被紧急叫停。这意味着只要有枪支的3D 模型,任何人都可以在家制造枪支。普通家庭通常只能使用 FMD 打印塑料手枪,内部撞钉等组件依然需要铁质。经试验即便塑料手枪强度很低,但装上必要组件后依然可以发射标准手枪子弹。并且塑料材质让其更容易伪装和隐藏,在使用后只需要一把火就能销毁。

一台1500元3D 打印机制作的手枪而更先进的打印技术完全有能力制造性能优良的金属枪支,对于恐怖分子和毒贩来说购买高性能 3D 打印机几乎谈不上成本。自造的枪支因为没有登记,也难以追溯。总结就像 80 年代个人电脑进入家庭一样,过去几年 3D 打印机的种类和用途爆炸式增长。它确实已经颠覆了某些行业,但还远不足以撼动成熟的传统制造业,而其他可能性则大多超出我们的预测范围。如果 3D 打印技术能在个人消费市场产生和电脑一样的影响力,那它确实有可能改变制造行业,改变每一个人的生活。

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