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。
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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。
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。
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。
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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。
今后在设计部门,3D 打印机或许会像传统复印机一样常见。
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。
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。
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)
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优势和局限性
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。
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。
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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。
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。
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。