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创客爱好者 发布于2018-10-23 09:22
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创客集结号:3D打印的优势与限制

楼层直达
3D打印机不像传统制造机器那样通过切割或模具塑造制造物品。通过层层堆积形成实体物品的方法从物理的角度扩大了数字概念的范围。对于要求具有精确的内部凹陷或互锁部分的形状设计,3D打印机是首选的加工设备,它可以将这样的设计在实体世界中实现。下面是来自各个行业、具有不同背景和专业技术水平的人用类似的方式描述,3D打印帮助他们减少主要成本、时间和复杂性障碍。我们一起来看一下3D打印具有哪些优势与限制。
3D打印的优势 传统制造业无法企及
优势1:制造复杂物品不增加成本
就传统制造而言,物体形状越复杂,制造成本越高。对3D打印机而言,制造形状复杂的物品成本不增加,制造一个华丽的形状复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能或成本。制造复杂物品而不增加成本将打破传统的定价模式,并改变我们计算制造成本的方式。
优势2:产品多样化不增加成本
一台3D打印机可以打印许多形状,它可以像工匠一样每次都做出不同形状的物品。传统的制造设备功能较少,做出的形状种类有限。3D打印省去了培训机械师或购置新设备的成本,一台3D打印机只需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料。
优势3:无须组装
3D打印能使部件一体化成型。传统的大规模生产建立在组装线基础上,在现代工厂,机器生产出相同的零部件,然后由机器人或工人(甚至跨洲)组装。产品组成部件越多,组装耗费的时间和成本就越多。3D打印机通过分层制造可以同时打印一扇门及上面的配套铰链,不需要组装。省略组装就缩短了供应链,节省在劳动力和运输方面的花费。供应链越短,污染也越少。
优势4:零时间交付
3D打印机可以按需打印。即时生产减少了企业的实物库存,企业可以根据客户订单使用3D打印机制造出特别的或定制的产品满足客户需求,所以新的商业模式将成为可能。如果人们所需的物品按需就近生产,零时间交付式生产能最大限度地减少长途运输的成本。
优势5:设计空间无限
传统制造技术和工匠制造的产品形状有限,制造形状的能力受制于所使用的工具。例如,传统的木制车床只能制造圆形物品,轧机只能加工用铣刀组装的部件,制模机仅能制造模铸形状。3D打印机可以突破这些局限,开辟巨大的设计空间,甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状。
3D打印的十大优势和五大挑战
优势6:零技能制造
传统工匠需要当几年学徒才能掌握所需要的技能。批量生产和计算机控制的制造机器降低了对技能的要求,然而传统的制造机器仍然需要熟练的专业人员进行机器调整和校准。3D打印机从设计文件里获得各种指示,做同样复杂的物品,3D打印机所需要的操作技能比注塑机少。非技能制造开辟了新的商业模式,并能在远程环境或极端情况下为人们提供新的生产方式。
优势7:不占空间、便携制造
就单位生产空间而言,与传统制造机器相比,3D打印机的制造能力更强。例如,注塑机只能制造比自身小很多的物品,与此相反,3D打印机可以制造和其打印台一样大的物品。3D打印机调试好后,打印设备可以自由移动,打印机可以制造比自身还要大的物品。较高的单位空间生产能力使得3D打印机适合家用或办公使用,因为它们所需的物理空间小。
优势8:减少废弃副产品
与传统的金属制造技术相比,3D打印机制造金属时产生较少的副产品。传统金属加工的浪费量惊人,90%的金属原材料被丢弃在工厂车间里。3D打印制造金属时浪费量减少。随着打印材料的进步,“净成形”制造可能成为更环保的加工方式。
优势9:材料无限组合
对当今的制造机器而言,将不同原材料结合成单一产品是件难事,因为传统的制造机器在切割或模具成型过程中不能轻易地将多种原材料融合在一起。随着多材料3D打印技术的发展,我们有能力将不同原材料融合在一起。以前无法混合的原料混合后将形成新的材料,这些材料色调种类繁多,具有独特的属性或功能。
优势10:精确的实体复制
数字音乐文件可以被无休止地复制,音频质量并不会下降。未来,3D打印将数字精度扩展到实体世界。扫描技术和3D打印技术将共同提高实体世界和数字世界之间形态转换的分辨率,我们可以扫描、编辑和复制实体对象,创建精确的副本或优化原件。
以上部分优势目前已经得到证实,其他的会在未来的一二十年(或三十年)成为现实。3D打印突破了原来熟悉的历史悠久的传统制造限制,为以后的创新提供了舞台。
3D打印的挑战 成产业发展瓶颈
创客的集结号已吹响,和所有新技术一样,3D打印技术也有着自己的缺点,它们会成为3D打印技术发展路上的绊脚石,从而影响它成长的速度。
3D打印也许真的可能给世界带来一些改变,但如果想成为市场的主流,就要克服种种担忧和可能产生的负面影响。
1、材料的限制
仔细观察你周围的一些物品和设备,你就会发现3D打印的第一个绊脚石,那就是所需材料的限制。虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印,但目前无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。
另外,现在的打印机也还没有达到成熟的水平,无法支持我们在日常生活中所接触到的各种各样的材料。
研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展,但除非这些进展达到成熟并有效,否则材料依然会是3D打印的一大障碍。
2、机器的限制
众所周知,3D打印要成为主流技术(作为一种消耗大的技术),它对机器的要求也是不低的,其复杂性也可想而知。
目前的3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平,几乎任何静态的形状都可以被打印出来,但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。
这个困难对于制造商来说也许是可以解决的,但是3D打印技术想要进入普通家庭,每个人都能随意打印想要的东西,那么机器的限制就必须得到解决才行。
3、知识产权的忧虑
在过去的几十年里,音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3D打印技术毫无疑问也会涉及到这一问题,因为现实中的很多东西都会得到更加广泛的传播。
人们可以随意复制任何东西,并且数量不限。如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权,也是我们面临的问题之一,否则就会出现泛滥的现象。
4、道德的挑战
道德是底线。什么样的东西会违反道德规律,我们是很难界定的,如果有人打印出生物器官或者活体组织,是否有违道德?我们又改如何处理呢?如果无法尽快找到解决方法,相信我们在不久的将来会遇到极大的道德挑战。
5、花费的承担
3D打印技术需要承担的花费是高昂的,对于普通大众来说更是如此。例如上面提到第一台在京东上架的3D打印机的售价为1万5,又有多少人愿意花费这个价钱来尝试这种新技术呢?也许只有爱好者们吧。
如果想要普及到大众,降价是必须的,但又会与成本形成冲突。如何解决这个问题,制造商们估计要头疼了。
每一种新技术诞生初期都会面临着这些类似的障碍,但相信找到合理的解决方案3D打印技术的发展将会更加迅速,就如同任何渲染软件一样,不断地更新才能达到最终的完善。
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