近年來,3D打印發(fā)展迅猛,其正以年均約30%的速度在增長。相較技術(shù)與業(yè)務(wù)的增長,媒體的關(guān)注度大幅提升,甚至有些過熱。但事實上3D打印并不是神器,仍有很多需要改進之處;同時3D打印更不是泡沫,應(yīng)該引起各方面的關(guān)注。
傳統(tǒng)制造(減材制造)中,工件構(gòu)造越復雜意味著單位制造成本越高,而3D打印無論工件構(gòu)造復雜與否,單位制造成本相同,其目標市場恰好是需要復雜工件構(gòu)造的市場,越復雜就越有競爭力。當3D打印降低了成本之后,其目標市場也將進一步擴大。低成本小批量生產(chǎn)、復雜零件加工、部件功能提升、個性化定制產(chǎn)品、綠色生產(chǎn)、新的供應(yīng)鏈和零售模式等成為3D打印在工業(yè)應(yīng)用中的驅(qū)動力。
從制造專利來看,目前全球增材制造的專利大多集中在設(shè)備、打印工藝和應(yīng)用方面,在成型材料的設(shè)計和制造方面十分缺乏,這也成為阻礙增材制造技術(shù)進一步發(fā)展的瓶頸之一。同時,3D打印在技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用上存在投資間斷區(qū),需要政府多扶持研發(fā);作為推動增材制造發(fā)展創(chuàng)新主體的企業(yè)也應(yīng)更加注重應(yīng)用。
3D打印在汽車制造中的應(yīng)用前景廣闊。數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2017年全球新銷售乘用車預(yù)計9700萬輛,其中國內(nèi)約為2500萬輛;國內(nèi)汽車零部件市場達萬億元規(guī)模。2014年,汽車占全球3D打印應(yīng)用規(guī)模的16.1%;2019年,3D打印在汽車行業(yè)內(nèi)的市場規(guī)模預(yù)計達11億美元左右。3D打印所具有的縮短研發(fā)周期、降低研發(fā)成本、加速產(chǎn)品入市時間,輕量化、低碳化、供應(yīng)鏈扁平化,快捷、個性化服務(wù)等優(yōu)勢,使其應(yīng)用貫穿了汽車制造的概念、研發(fā)、制造、維修的全生命周期。
概念設(shè)計——3D打印技術(shù)被廣泛應(yīng)用于概念汽車的設(shè)計,將成為支撐未來定制化、高性能汽車設(shè)計與制造發(fā)展的重要技術(shù)。
研發(fā)——美國通用汽車公司的快速成型部門大量采用SLS和SL[**]3D打印技術(shù)進行產(chǎn)品開發(fā),已經(jīng)打印超過2萬個零部件的驗證模型;
功能件直接制造——3D打印直接制造具有復雜點陣結(jié)構(gòu)的金屬吸能裝置,可降低汽車由劇烈碰撞形成的撞擊力,提高安全性能;3D打印直接制造復雜結(jié)構(gòu),增加接觸表面積,可提高汽車相關(guān)零部件的散熱性能。如北京隆源成型制造的雷達天線,可達到16000個六角錐形孔的復雜程度,且性價比極高。
總體來看,當前的3D打印汽車應(yīng)用主要為外飾、油壓系統(tǒng)、制造工藝、排氣系統(tǒng)等外部應(yīng)用。未來發(fā)展將趨向于:輕量化設(shè)計與制造,如點陣、中空等復雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制造,零部件一體化設(shè)計與制造,新型碳纖維增強材料、輕合金材料的開發(fā)應(yīng)用等;汽車發(fā)動機、動力傳動系統(tǒng)、車輪等高性能零部件的直接成型;打破傳統(tǒng)汽車設(shè)計理念的整車設(shè)計與制造;3D打印 ,智能汽車、汽車后市場云端打印服務(wù)
同時,3D打印汽車應(yīng)用當前也面臨著大批量生產(chǎn)的高成本,大尺寸、高性能零部件直接制造的關(guān)鍵核心技術(shù)的突破,已有成熟的行業(yè)標準體系下如何形成規(guī)?;瘻嗜爰皯?yīng)用,以及商業(yè)模式等多方面的挑戰(zhàn)。
ICT技術(shù)和制造業(yè)的結(jié)合產(chǎn)生了智能制造。作為智能制造的核心技術(shù)之一,3D打印是一個有效的補充工具,而非替代工具。并且,正確的工具應(yīng)有正確的使用方法,不要拿著ipad去挖土還怪它不如鐵鍬。如果不改變規(guī)則、要求和期望,3D打印跟傳統(tǒng)制造比有許多缺陷,所以不能用來替代傳統(tǒng)的成熟制造方法。而如果改變規(guī)則、要求和目標,把3D打印作為另一種制造方法,增量發(fā)展,其將帶來設(shè)計、制造的新紀元。面向未來,我們應(yīng)用3D打印思維來設(shè)計、制造產(chǎn)品,擁抱智能制造。