始于十八世紀中后期的工業革命開創了機器代替手工勞動的時代,并逐漸形成了大機器生產制造新的生產關系模式,在極大解放發展生產力的同時引發出意義深遠的社會變革。工業革命是人類發展史上的里程碑,它不僅能在短期創造出遠遠超過之前漫長歲月所累積的財富之和,還標志著人類文明進程從此有了明確的發展方向。
三千年的等材制造,三百年的減材制造,三十年的增材制造,這是上海大學快速工程制造中心主任胡慶夕教授歸納總結出人類發展史上制造工藝的基本呈現方式。接近三百年的減材制造可以說是整個大工業革命發展的縮影,它廣泛采用車、銑、刨、鉆、磨等切削加工方法制作出的工件精度高,表面品質好,成為機械制造業最常用的成型方法同時,也將人類文明發展推送到一個很高的頂峰。
但是,減材制造采用的毛坯通常需由鑄造或鍛造而成,并且往往還需要模具,加工周期較長,材料利用率較低,成本較高,此外,還受刀具或模具的限制,有時甚至無法成形一些內外形狀很復雜的工件。這些弊端在傳統制造業已經高度發達的今天已經對生產力進一步提升形成明顯的阻礙,猶如一顆逐漸失去彈性的皮球讓眾多行業進入發展瓶頸期。此時必須要有一種新的生產關系出現去匹配新條件下的生產力,以期實現可持續發展的要求。
3D打印技術出現于20世紀80年代,率先實現增材制造的是快速成形技術,又稱為自由成形技術。其核心是將所需成形工件的復雜3D形體通過切片處理轉化為簡單的2D截面的組合,因此不必采用傳統的加工機床和工模具。依據工件的三維計算機輔助設計(CAD)模型,在計算機控制的3D打印機上,沿著高度方向逐層沉積材料,成形工件的一系列截面薄片層,并使片層與片層之間相互粘接,最終堆積成三維工件。快速成形只需傳統切削法30%~50%的工時和20%~35%的成本,能直接制作復雜的三維工件,被譽為可以顛覆傳統工業制造理念的革命性技術。
3D打印技術問世之初就已在航空航天軍工制造等高端領域進行應用,并通過了條件苛刻的綜合性能測試,其發展歷程和第三次工業革命的標志性突破——電子計算機技術的發展應用有著高度的相似。目前,美國航空航天局把眾多核心零部件進行3D打印已經成為常態化制造方式,和傳統制造技術對比,在滿足使用性能要求的前提下能節約60%以上的成本和80%以上的時間。3D打印在線記者了解到現在很多知名汽車企業巨頭也都紛紛涉足3D打印行業,如福特公司EcoBoost發動機中有很多零部件就是通過3D打印開發而成,提高了整個開發效率,縮短了上市周期并降低了研發時間和成本。美國的三大汽車公司已經基本做到了用先進的3D打印制造技術改變傳統制造業、調整產品結構。除此之外,眾多新生代行業巨頭像蘋果、谷歌、惠普、聯想、海爾包括阿迪達斯耐克等集團公司都已經捷足先登,把3D打印作為重要發展的子業務進行大力拓展。
3D打印技術是一項前瞻性可變性創新性非常強的技術,它以其不可比擬的獨特優勢作用于傳統制造業的關鍵環節,發揮出顯著的優化和提升作用。從最近一兩年3D打印產業的發展能明顯感覺到3D打印開始步入快車道,社會各界從3D打印的概念階段開始向應用階段轉變,很多傳統企業在熟悉了解3D打印后已經開始在用這項技術去協助企業發展。但是,就目前而言,很多3D打印設備,尤其是一些工業機,動輒就幾十萬甚至幾百萬的售價,高昂的價格門檻也成為阻礙3D打印技術進一步推廣的重要因素。
怎么能夠讓最廣大的客戶在投入很少的情況下就能享用這項技術,去提高公司的生產運作效率呢?這大概是每一家企業都在深思的一件事吧!
