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“踱”出实验室: 3D打印从原型设计走向批量生产
日期:2017-10-25 浏览量:

近期,21世纪经济报道记者从多家3D打印设备制造商处获悉,他们在连续打印、制造链系统整合、质量控制等领域已经实现了实际应用,这意味着3D打印离“批量生产”越来越近了。

  做大“蛋糕”而非恶性竞争,正成为3D打印行业从业者的共识。

  近期,21世纪经济报道记者从多家3D打印设备制造商处获悉,他们在连续打印、制造链系统整合、质量控制等领域已经实现了实际应用,这意味着3D打印离“批量生产”越来越近了。

  3D打印又称“增材制造”,曾经被视为下一场工业革命的“引领者”,被寄予厚望。在2015年5月公布的《中国制造2025》国家战略规划中,指定的重点发展领域之一就是“增材制造”。

  虽然3D打印技术已有30年历史,但应用时间并不长,市场规模也不大。市场研究机构IDC2017年初发布的报告指出,2016年,全球在3D打印机上的支出以及相关软件、材料和服务为132亿美元,而3D打印行业权威研究机构Wohlers统计出的市场规模则为60.63亿美元。无论统计口径如何,3D打印在庞大的制造业领域仍是个“小行业”。

  “3D打印是一种新兴的制造工艺,而现在所有的制造产业都已经有一套很成熟的流程或系统。作为一项新技术,从现状来讲它并不是100%必要的。”德国3D打印公司EOS大中华区总经理吴承轩对记者表示,对3D打印行业而言,当前的重点是如何让客户从非必要的技术中“发现必要性”。

  成果“落地”

  3D打印最开始应用在原型设计领域,即简化传统工艺的“设计-模具-生产”流程,直接从设计到生产,能够快速呈现设计构思,并及时反馈结果,大大缩短研发周期。

  随着技术发展,3D打印开始制造最终部件或产品,应用于航空航天、医疗、汽车等领域。从产品种类来看,可大致分为两类,一类是最终产品的零部件,另一类是生产领域的辅助性工具。

  吴承轩认为,生产阶段才是3D打印的最大市场所在。他总结道,相对于传统制造方式,3D打印能突破传统制造方式的技术限制,生产几何形状高度复杂、重量超轻且性能稳定的零件。

  据了解,负责开发与生产欧洲运载火箭 Ariane 6的Ariane Group就在火箭中使用了3D打印技术,将原本由248个单独零部件组成的产品功能集成化为仅一个组件,实现成本降低50%并大幅缩短了生产时间。

  在近期举行的“第二届SAMA国际论坛暨2017世界3D打印年会”上,美国通用电气(GE)中央研究院制造技术全球技术总监魏斌介绍,GE应用3D打印技术制造的发动机燃油喷嘴,将原来的20个零部件简化为1个,燃油喷嘴减重25%。

  另一个更接地气的例子是东方航空(600115.SH)的3D打印飞机零部件产品。据报道,东航曾在接收首批波音777-300ER型客机时发现,客舱的部分指示牌标识发生错误,于是成立了专门的项目组“打印”了新的指示牌。传统的订货周期长达180天,而3D打印仅需一晚就能拿到成品,“采购成本也从1000美元降至30元人民币。”

  在生产制造领域,3D打印也在智能工厂中“锦上添花”。据美国3D打印公司Stratasys大中华区总经理翟莲子介绍,事实上3D打印在生产的组装、检查、包装等各个环节早有应用落地,尤其是一些行业领先的企业。

  以宝马为例,其在制造过程中尝试了利用3D打印来制作手持组装工具,主要是超过400个的夹具和治具。据悉,3D打印完成的稀疏填充削减了72%的重量,并将交付时间和成本分别节约了92%、58%。

  模具则是相对较大的一块市场。吴承轩此前在接受21世纪经济报道记者专访时表示,模具分很多类型和成型工艺,一般的注塑模具属于传统行业,对成本非常敏感,3D打印有望在这一行业中发挥特点,为生产注塑模具创造价值。

  他举了一个例子,模具内部一般会有冷却的水路,如果需要制造的产品外形比较复杂,或者是曲面结构,传统模具的水路无法完整均匀分布,冷却时间便会增加;运用3D打印技术则可以制作复杂的水路,缩短冷却时间,并提升对模具温度的控制,所以在相同的单位时间中可以生产更多的注塑件,并提升注塑产品的质量。

  模具领域也已经有所应用。据悉,GF集团旗下的GF加工方案通过与EOS合作,已将这一技术与传统加工技术集成到模具制造过程中,可以加工前所未有的设计镶件。

  探索量产化

  尽管3D打印已经在部分生产环节和产品上得以应用,但在从业者眼中,这显然只是个开始。各大3D打印制造商们都在积极推进该技术进入量产领域。

  事实上,量产已经有了很好的先例,就是前述的GE发动机燃油喷嘴。据悉,这样的喷嘴,GE每年要生产3.5万-4万个。

  与传统制造相比,3D打印产品难以量产主要有成本、效率和质量三个方面。目前阶段而言,成本的大幅下降并不现实。

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