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拉塞爾工業(yè)設(shè)備（上海）有限公司 2022-09-05 點(diǎn)擊1276次
哪些產(chǎn)品是采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的？
雖然3D打印通常與前沿技術(shù)，如航空航天和汽車等創(chuàng)新行業(yè)相關(guān)，但增材制造正在尋求進(jìn)入一系列渴望簡(jiǎn)化其生產(chǎn)工藝的行業(yè)。
增材制造最典型的用途是用于原型開發(fā)和制造。傳統(tǒng)的注塑成型通常成本高昂，生產(chǎn)一個(gè)模具就需要數(shù)周時(shí)間，而3D打印則可以大大縮短生產(chǎn)時(shí)間。這樣不僅大大節(jié)省了成本，還有助于在原型設(shè)計(jì)的早期階段進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)時(shí)就嘗試多次迭代，從而帶來(lái)更大的靈活性。
從更實(shí)際的角度來(lái)看，增材制造在建筑業(yè)中的作用愈加突顯。3D打印技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)完全能夠打印出墻壁、結(jié)構(gòu)和預(yù)制水泥件。2016年，迪拜未來(lái)基金會(huì)（Dubai Future Foundation，DFF）以“未來(lái)辦公室”為主題設(shè)計(jì)和建造了世界上首幢功能齊全的3D打印建筑。整個(gè)施工過(guò)程先是用機(jī)械臂進(jìn)行了17天的打印過(guò)程，然后再單獨(dú)進(jìn)行內(nèi)飾裝潢。該項(xiàng)目是一個(gè)極具突破性的嘗試，展示了增材制造在建筑施工中的潛力。
隨著進(jìn)入成本的下降，增材制造已成功進(jìn)入了包括服裝制造在內(nèi)的其它幾個(gè)行業(yè)，已在某些情形下被用于生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)鞋及其它服飾品，如手表、包袋、珠寶等配飾甚至連衣裙。有人推測(cè)，3D打印最終將作為一種更可持續(xù)的生產(chǎn)方式用于制造可生物降解服裝。
消費(fèi)級(jí)3D打印
過(guò)去10年，增材制造在消費(fèi)市場(chǎng)也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，消費(fèi)級(jí)打印機(jī)變得越來(lái)越普遍，價(jià)格也越來(lái)越親民。發(fā)燒友現(xiàn)在可以將他們的3D設(shè)計(jì)變成實(shí)物，同時(shí)還可以與他人分享和出售他們的設(shè)計(jì)以便自行打印。中小型樹脂打印機(jī)最適合消費(fèi)者打印各種設(shè)計(jì)，從小型雕像到廚房用具及手機(jī)配件不一而足。幾乎所有小型塑料制品都可以通過(guò)3D打印技術(shù)在家生產(chǎn)。
盡管消費(fèi)級(jí)3D打印目前僅限于打印較小設(shè)計(jì)的聚合物，但有人推測(cè)存在采用不同材料打印出更復(fù)雜物件的可能性。摒棄塑料樹脂設(shè)計(jì)，這可能會(huì)給消費(fèi)者帶來(lái)革命性變化，從而打印出更復(fù)雜的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，如服裝或電子元件。
3D打印在教育領(lǐng)域的應(yīng)用
制造業(yè)的轉(zhuǎn)變也反映在教育環(huán)境中，學(xué)生們現(xiàn)在正在學(xué)習(xí)CAD，這使他們能夠親身體驗(yàn)從概念到最終完成設(shè)計(jì)的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。隨著增材制造在更多領(lǐng)域變得不可或缺，學(xué)生們必須盡早熟悉它。
除制造業(yè)以外，實(shí)物模型與其它學(xué)科的結(jié)合也使教育受益匪淺。教師現(xiàn)在可以通過(guò)打印分子、歷史文物、器官等實(shí)務(wù)模型供學(xué)生近距離審視，從而創(chuàng)造出更具吸引力的教學(xué)體驗(yàn)。
增材制造的未來(lái)
最近新冠疫情的大流行凸顯了全球供應(yīng)鏈中存在的薄弱環(huán)節(jié)，這極大推動(dòng)了增材制造行業(yè)的發(fā)展。供應(yīng)鏈管理協(xié)會(huì)（Association for Supply Chain Management）的報(bào)告稱，2020年，66%的供應(yīng)鏈專業(yè)人士經(jīng)歷了某種形式的供應(yīng)鏈定期中斷。
通過(guò)數(shù)字化設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)打印實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈本地化，有助于抵消對(duì)國(guó)際貿(mào)易的過(guò)度依賴。這方面的一個(gè)典型示例就是在新冠大流行期間打印個(gè)人防護(hù)裝備，以彌補(bǔ)醫(yī)護(hù)人員的短缺。在可預(yù)見的未來(lái)，隨著可持續(xù)發(fā)展成為全球企業(yè)日益關(guān)注的問(wèn)題，這一趨勢(shì)預(yù)計(jì)將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。在降低能源和運(yùn)輸成本的同時(shí)，更嚴(yán)格的供應(yīng)法規(guī)也有望推動(dòng)更多公司轉(zhuǎn)向更環(huán)保的生產(chǎn)方式。
回收增材制造粉末
為了提高可持續(xù)性和產(chǎn)品質(zhì)量，回收增材制造粉末是3D打印過(guò)程中的關(guān)鍵一步。3D構(gòu)建完成后，粉末床上通常會(huì)殘留不少可在下一個(gè)制造過(guò)程中重復(fù)使用的粉末原料，但再利用前需分離出較大顆粒和污染物。
為了解決這一問(wèn)題，Russell Finex這類公司已擬定了自動(dòng)化粉末處理解決方案，以簡(jiǎn)化回收過(guò)程。增材制造粉末處理解決方案使制造商能夠檢定增材制造粉末的品質(zhì)，并在投入生產(chǎn)加工前對(duì)其進(jìn)行篩選。
增材制造所面臨的挑戰(zhàn)
那么，影響增材制造在全球各行業(yè)推廣的障礙是什么？盡管其具有靈活性，但仍存在一些重要的限制因素，如兼容材料的種類、引進(jìn)成本和時(shí)間。
雖然3D打印非常適合于制作不同類型的零件和物品原型，但作為大量生產(chǎn)單一品類的替代方案卻意義不大，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致規(guī)模效益欠佳。這種情況下，投資專門用于生產(chǎn)單個(gè)零件的單個(gè)注塑模具更具經(jīng)濟(jì)意義，成本更低，時(shí)間效率更高。對(duì)于一次性測(cè)試或原型制作，3D打印則比注塑模具開模要便宜得多，但后者雖初始成本昂貴，但當(dāng)前用于專業(yè)制造的技術(shù)更高效。
目前用于3D打印的材料主要限于聚合物、精選金屬和混凝土。同時(shí)，石材、木材和布料等不能用于3D打印，因?yàn)樗鼈冊(cè)诟邷叵聲?huì)燃燒而不是熔化，因此無(wú)法擠出或?qū)盈B。這種局限性給某些行業(yè)帶來(lái)的問(wèn)題較其他行業(yè)更多，但已經(jīng)有替代材料的項(xiàng)目，包括3D打印織物。
隨著世界變得越來(lái)越數(shù)字化，增材制造被視為制造業(yè)的自然進(jìn)化，是全球步入數(shù)字化時(shí)代的體現(xiàn)，文件設(shè)計(jì)最終將取代注塑模具。允許按需在當(dāng)?shù)卮蛴‘a(chǎn)品，使增材制造處于有望解決供應(yīng)鏈和能源問(wèn)題的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。然而，在成為所有制造領(lǐng)域普遍采用的變革性技術(shù)之前，它還有很長(zhǎng)的路要走。