關(guān)于增材制造的若干誤解

      增材制造(3D打印)出現(xiàn)至今已有34年，國內(nèi)開始走熱是在2012年之后。一直以來由于市場宣傳的原因，部分用戶對3D打印存在一些理解上的偏差，以下是主要的幾點(diǎn):

1誤解一：3D打印將取代傳統(tǒng)制造方式

        有一些文章宣稱在未來3D打印將可以制造大部分的物品，這是不正確的。誠然采用3D打印的制造成本會(huì)繼續(xù)下降，但是相比傳統(tǒng)制造方式，3D打印多數(shù)情況下是昂貴的，尤其是針對一些大批量的制造場景。熟悉3D打印的人會(huì)理解，該技術(shù)在未來大概率將會(huì)是傳統(tǒng)制造的一種補(bǔ)充，如小批量、定制化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜采用傳統(tǒng)方式難以加工的應(yīng)用。例如我國目前在航空航天領(lǐng)域采用金屬3D打印制造輕量化復(fù)雜零件，以及金屬3D在齒科、植入物、模具等領(lǐng)域的應(yīng)用，都很好的契合了3D打印的特點(diǎn)。

圖1：采用金屬3D打印制造的輕量化零件

2誤解二：3D打印很簡單，按個(gè)按鈕就可以了

       3D打印很簡單嗎？那些不太了解3D打印流程的人某種程度上將3D打印看做一種魔術(shù)：按下開始打印按鈕、去吃個(gè)午飯，然后回來之后零件就打印好了。事實(shí)遠(yuǎn)非如此！不管是何種3D打印技術(shù)，FDM熱熔、光固化、或者是PBF尼龍粉末床熔融，都需要一定的流程才能完成打?。∪缜岸说臄?shù)據(jù)處理，后段的去除支撐。當(dāng)前任何一種3D打印都需要后處理，其中主要是去除支撐的工作，尤其是金屬3D打印，后處理的工作量、難度更高，需要受過專門訓(xùn)練的人方可操作。所以用戶需要對3D打印流程有客觀的理解，并非是想象中的按個(gè)按鈕就完成了那么簡單。

圖2：DLP光固化打印完成后需用剪鉗去除支撐結(jié)構(gòu)

3誤解三：未來每個(gè)家庭都會(huì)擁有3D打印機(jī)

       一些人認(rèn)為，3D打印機(jī)會(huì)像手機(jī)、電腦一樣進(jìn)入千家萬戶，個(gè)人用戶將可以利用擁有的3D打印機(jī)自由的制造產(chǎn)品。在可預(yù)見的未來，這是極不可能發(fā)生的。原因是大多數(shù)現(xiàn)代產(chǎn)品都由一系列的不同材料組成，包括金屬、塑料和電子零器件等。確實(shí)少數(shù)工業(yè)級(jí)3D打印系統(tǒng)具備一體成型不同材料的能力，但這些系統(tǒng)通常價(jià)格高昂，且需要的設(shè)計(jì)技能、軟件工具和操作能力都超出了普通消費(fèi)者能力范圍。

      未來低成本的消費(fèi)型3D打印機(jī)，或者食品類的3D打印機(jī)，可能會(huì)在學(xué)生、個(gè)人愛好者這些群體中普及，但這類打印機(jī)通常功能簡單，無法作為工業(yè)生產(chǎn)用途。

圖3：消費(fèi)型FDM 3D打印機(jī)

4誤解四：3D打印的零件性能不如傳統(tǒng)加工

       這個(gè)問題要分場景來看，在塑料3D打印領(lǐng)域，3D打印的零件性能確實(shí)不如傳統(tǒng)CNC加工或者注塑。比如在光固化成型領(lǐng)域，傳統(tǒng)的SLA或者DLP成型中，還沒有看到任何一種3D打印的材料性能(包括耐候性)能夠達(dá)到注塑ABS的級(jí)別。即使是成型力學(xué)性能較好的SLS或者MJF尼龍成型技術(shù)，打印件的力學(xué)性能和注塑尼龍也有差距。目前看到的塑料3D打印中力學(xué)性能較好的材料是碳纖維增強(qiáng)材料或雙固化樹脂材料，但受限于效率、成本等原因，應(yīng)用還很有限。

      但是在金屬3D打印領(lǐng)域，情況發(fā)生了變化：金屬3D打印件的力學(xué)性能(這里指SLM)，要超過傳統(tǒng)鑄造！下表為金屬3D打印與傳統(tǒng)加工方式的對比：

      在國內(nèi)SLM金屬3D打印經(jīng)過過去幾年的應(yīng)用探索，已被證實(shí)成型的零件致密度可以達(dá)到99.9%，力學(xué)性能接近鍛造。一個(gè)最有力的例證是，當(dāng)前我國新一代軍機(jī)普遍使用金屬3D打印，從C919民航客機(jī)到翼龍無人機(jī)、運(yùn)20大型運(yùn)輸機(jī)，再到殲20、殲31等戰(zhàn)斗機(jī)等?？梢灶A(yù)見的是，隨著成本繼續(xù)下降、效率提升，金屬3D打印將會(huì)在更多的領(lǐng)域找到應(yīng)用突破點(diǎn)。

圖4：凱奔三維利用SLM金屬3D打印的帶有內(nèi)部異形水路的模具鑲件