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3D 印表機會在製造業掀起顛覆性的革命嗎?

本人學的是機械自動化,以後 3D 列印技術成熟之後會不會就不需要機械製造了?


最近三維列印鬧得沸沸揚揚的,3DP確實是一個很酷的技術,但不得不說網路看到的上大部分關於3dp的評論和案例主要還是在炒概念。其實3DP很早就有了,近年3dp的核心技術本身並沒有很大的進展,但近期火起來我認為主要原因有二:

1.技術應用領域的拓展

2.傳媒尤其sns的發展讓其進入了大眾視野,確實,這是一個充滿希望也充滿噱頭的技術。

我是學製造的,但是並不是搞快速成型的,認識一些搞RP的人,學過一些相關的課程,接觸過一些相關技術,談談個人之見,歡迎指正。

首先指出,三維印表機是基於於快速成型技術(Rapid Prototyping)的,以MIT最早發明的光固化成型原理的3d印表機為代表。現在媒體熱炒的「3d列印」概念,實際上已經超越了技術定義上的3dp,包括了多種快速成型技術,不管是什麼原理,3d列印乃至快速 成型技術都存在一些本質性缺陷和局限性:

1.材料性能差,強度,剛度,機械加工性等都遠不如傳統加工方式。這個是快速成型的材料和原理決定的。 目前主要用於做非功能性零件,現在雖然有一些新的金屬快速成型技術和快速成型技術和傳統加工比如鑄造的結合,提高了材料性能,但是如果要勝任大部分機械用途,比如要承力,傳遞扭矩等和進一步機加工的話,還需要革命性的突破

2.生產率低,成本高。所以現在主要還是用於樣品和模具製作,無法進行大批量生產。

3.加工精度低,且表面質量差(所以往往成型完還要進行後處理),這一點我覺得隨著技術發展應該會有比較大的提升,但是要達到現在精密加工的精度還是不太現實。

綜上我談一談對於3DP技術前景的看法:

先回答你的問題,我認為3DP技術在我能預測的未來內不可能取代傳統機械加工

在我之前提到的很多方面,3dp的缺陷和局限性致使它與傳統加工方式有很大差距,而且這些缺陷是由3dp的技術本質決定的,很難通過一般性的技術發展消除,(除非是跳出現有技術框架的革命性發展,比如與其他加工技術的結合發展)同時,其他加工技術依然在發展,3DP很難在精度,性能,經濟性等指標上多方面超越傳統加工方法,所以也很難取代。

但是,我認為隨著本身技術發展(能夠滿足需求),產業變革,醫學等相關領域發展(產生更多需求),3DP還是大有可為的。比如很多產品都有小批量多品種定製的趨勢,這就很適合3DP,又比如縮短產品開發周期強調的協同開發並行工程,產品快速原型就會發揮很重要的作用。再如《失控》提到的DIY趨勢,家用型3d印表機就會是一個很好的載體。


提起3D列印,很難繞過MakerBot這個話題了,由於創始人之一的Zach Smith也是Haxlr8r硬體創業孵化器的主管,所以有機會深入的聊過幾次對於Makerbot推動3D印表機的理解。 這裡談談我的想法。

桌面級3D印表機更多是為了服務與提升米國人玩的逼格

桌面級的3D列印對歐美和戰鬥民族,絕對是一個剛性需求,為什麼呢,光他們認真玩的精神,就必須要有工具把奇思異想落到實處,有點類似國內攝影圈子愛好者交流鏡頭哈。由於美國人工奇貴,小型加工業萎縮,除了自己DIY動手,很難以合適的價格做出這種東西來滿足和提高自己的逼格。 而美國本土缺乏華強北數以萬計的手模廠和順豐快遞,所有個人幾乎無法承擔做成一件可以把玩的成品樣機的成本(這也是為何早期的Makerbot印表機更多採用木質框架的原因之一)。

樂高搭建的大型戰艦

遊戲迷交流用的行頭。

所以,為提升逼格,在同一時間內,大量的3D印表機愛好者分別在美國各地的多個hacker space和techshop開始了桌面級3D印表機的開發和研製,說實話,早期的一些3D印表機,更像是手搓出來了,但是有一個很大的代表性革新,在於,早期的3D印表機愛好者,包括Makerbot的三名創始人,都抱有一種「讓每個人都買得起3D印表機」的願景在做,所以大家不約而同的遵循了開源共享協議,開放了所有的硬體和軟體設計,讓獲得圖紙的人能夠自由的複製他們的設計,甚至加以改進。這是桌面級3D印表機為何能夠突然間推廣和普及的重要原因,而這種精神,就是我認為的所謂」互聯網精神「。

通過開放第一代的MakerBot設計,較為完善的3D印表機設計藍圖在全世界獲得了認同(和山寨),並在各族人民得到了大量的複製和改進,這裡也不能忽略的是MakerBot參考的更早期的3D印表機設計鼻祖Reprap(開源社區項目,商業化方面不如MakerBot)。當然,遺憾的是,後期的MakerBot不再慷慨的開放設計,走向了封閉的商業化路線,也甚為可惜。

MakerBot對於3D列印的另外一個巨大推進,其實在於提供了一個3D模型的交流平台,http://www.thingiverse.com/ , 類似早期有了桌面電腦以後,大家都不知道如何編程,thingiverse是一個巨大的3D模型交流平台,通過這個平台,你可以上傳和下載,共享3D文件,這樣的意義在於,讓3D模型設計也可以不再從頭開始,通過與其他的設計師交流,大家可以共同提高自己的設計水平,更快的在已有素材上加快符合自己需要的產品設計速度,是不是有點像Github和StackOverflow?當然了,通過運營這個網站,MakerBot也聚集了大量的優質用戶群,更大的促進了官方版本3D印表機的銷量。

http://Thingiverse.com(貌似現在被牆?)

當然了,為何更好的服務個人製造和桌面製造,各種配套設備,比如桌面3D建模的實體掃描儀,以減法為主的桌面級CNC設備(目前已經有幾個項目出現在Kickstarter上面),可以預料到,眾多的創業者誰能夠更早的做好社區和塑造好粉絲文化,誰就能成為下一個新興巨頭。

總結:

1、桌面級3D印表機確實能夠對促進樣機和原型機開發起到促進作用,開源思想和互聯網思路對製造業,特別是非批量化的產品製造會有巨大影響,這個變化都會同時帶來挑戰和機會。

2、桌面3D目前還不能很快挑戰傳統的批量製造的生產方式,美國製造業回遷目前還是痴人說夢和自我安慰,世界工廠還將長期是中國的。

3、對山寨的難度越來越大,原來只要山寨機器就能追上,現在被迫要去山寨文化了,對我朝寨商們提出了更高的要求。

4、技術要邊比較邊學,永遠沒有會被徹底淘汰的技術。


3D列印並不是什麼新鮮事,只不過這是第一次有人將其從企業產品領域變回到個人可以擁有的產品。

作為一個工業設計背景的用戶體驗者,我對3D列印還是情有獨鍾。記得上大學的時候,我們為了列印一個模型,需要到專門的3D列印室,裡面的機器和衣櫃一般大,地上擺滿了一桶一桶的列印粉末原料。每次只能打一個模型,需要一個一個排隊列印,拳頭大小的模型打出來往往需要6到12個小時,而且這期間還必須一直有人看著,以免出錯。等列印出來之後,我們需要像考古一樣,特別小心的把自己的模型從一堆粉末里挖出來,就怕稍微用點力它就會斷掉。等全部取出來之後還有需要後期的加固處理,打磨,噴漆等等一系列步驟才能完成模型。記得那台機器的造價非常昂貴,個人根本無法承擔,也由於價格昂貴,工業界也很少使用,只有學校為了教學才會願意買一個3D印表機。現在仔細回想起來,多麼像70年代的電腦,體積巨大,價格昂貴,功能單一,做工粗糙。

Makerbot 和 Formlabs

兩個改變3D印表機的公司,一個是Makerbot,他們已經改良到了第二代,並且在紐約開了第一家實體店,他們用的方法是擠出成型(Extrusion)的,通過一個管道擠出材料來一層層的往上建。

另一個是Formlabs是由一幫MIT Media Lab的學生在Kickstarter上籌得資金的組建起來的Formlabs。他們用的原理是用立體光刻成型(Stereolithography)將凝膠體固化成硬的材料。一般這種成型方法比擠出成型要更精確。

除了這兩種以外還有一種就是我們上學的時候用的激光燒結成型(Laser sintering)了。這種方法是用激光加熱粉末讓這些微粒粘合在一起。

是Makerbot和Formlabs第一次將3D列印帶入到個人的領域。我第一次接觸markerbot是在香檳讀研究生的時,系裡的德國人約翰給他正在籌辦的模型室(Fab Lab),買了個makerbot 的第一代產品。當時德國人的動手能力超強,經常自己做一些個木頭模型。當我走進工作室,看到他的桌子上擺了個這麼個東西的時候,以為那是他自己一手做出來的,對他讚嘆不已。後來才知道原來這傢伙是買來的。不過買來的時候都是零件,最後要自己一個一個零件組裝起來,這任務看起來也夠不容易的了。

這張圖片單獨放在這兒並不能說明太多。如果將它和蘋果第一代電腦放在一起,就很有趣了。雖然看起來很原始,但是能感覺到這兩個產品的工匠精神(Craftmenship)。

關注「玩具」 – Toy

幾年之前,沒有人會覺得3D印表機對個人會有用,如果你要做模型,就去專門的模型公司好了,在人們的眼中3D印表機就是那個笨拙無比列印效率極低的傢伙。 同樣在70年代,電腦在人們的印象中就是那個大塊頭,以至於喬布斯要說他做個人電腦的時候,別人會以為他在開玩笑,當時的惠普,IBM根本不把個人電腦當回事,認為那東西只是個「玩具」。

Paul Graham(YC創始人) 和 Fred Wilson (VC) 都提到,如果你要找好的startup idea,不要去想到底什麼可以成為創業的點子,而是去做那些看起來像「玩具」 或者被別人當成「玩具」的東西,常常會產生很好的startup idea。當一個東西被形容成玩具的時候,那就意味著這個東西擁有創業點子需要的任何東西,除了「重要性」。它很酷,人們喜歡用它,但是如果你生活在未來(living in the future) 去做一個人們喜歡的東西,它可能比常人想像的更重要。當蘋果和微軟開始個人電腦的時候,它們看起來就像個玩具。當時擁有個人電腦的人被稱為 「hobbyists」(業餘愛好者)。同樣,BackRub(Google的前身)在當時看起來像一個不怎麼重要的科研項目。而Facebook僅僅是本科生互相八卦的工具。

不需要做太多研究,你只需要看到3D列印的行業里的已經有大公司在告剛起步的小公司,就知道這個領域會有很多創新和變革了。

它會對製造業帶來顛覆性的革命嗎?

個人看來,3D列印的新趨勢在於個人化,他的力量不在於顛覆一個行業,而是顛覆人們創造東西的能力。它並不能替代現在傳統製造業的工業工藝。因為它有它的缺點:比如材料強度差,產出效率底,生產精度底等等,但是它能夠很好的製作設計原型,大大幫助人們設計方法。

喬布斯在那個遺失的採訪中講過一個故事,他說他小時候在《科學人》雜誌上讀過一個圖,測量地球上各種動物的運動效率,有熊,黑猩猩,浣熊,鳥,魚等等,其中也包括人,禿鷲第一,而人類的表現只排在所有動物的三分之一左右。不過有另一個圖描繪了人類騎上自行車以後,人類將禿鷲遠遠摔在了身後。這個故事讓他記住:人類是工具創造者,我們創造工具來增強我們的能力。而個人擁有3D印表機,就相當於給了每個人一個可以創造事物的工具,這樣的工具能夠極大的提高個人的創造力。傳統的流程由企業負責籌資,設計,生產,銷售,推廣的流程。也許新的流程是由個體設計,眾人籌資,第三方廠家生產,通過網路營銷和推廣。這樣將真正的創造力從企業的手中,轉移到任何有才能的個體。所以說這是一次人類的又一次顛覆性革命。

3D列印推動個體創造性的難點在於如何讓人們將自己的想法轉化成電腦上的虛擬模型?如何在一個2D的空間里設計3D的模型?隨便找一個正在學習建模的同學,就知道這一直是讓人頭痛的問題。現在電腦2D顯示屏的本質就決定了很難直觀的製作3D模型,也許以後有更好的方式建模型,也許是利用虛擬現實,也許是用3D掃描儀。

如今不論是北京還是矽谷,創業者都圍繞著網路和軟體,如果你聽說一個人在創業,那麼能想到的頭幾個詞肯定是「電商」,「社交」,或者「移動互聯網」。很多人認為未來的交互設計的會是這樣的,幾乎所有動作都是在一個玻璃屏幕上點來點去。而Bret Victor警醒人們,不要將未來局限在玻璃背後的屏幕上的指指點點,人的手的動作是非常的豐富,不只是簡單的在玻璃屏幕上的點點畫畫。未來的交互變革在於人與每個實體之間的交互。

(上兩張圖來自於Bret Victor 的文章,A Brief Rant On The Future Of Interaction Design)

未來不僅在於軟體,也不僅在於實體,而是實體與軟體的結合。3D印表機的興起必然將推動這一趨勢,因此有人說」硬體是新的軟體「Hardware is the new software。同樣新興的DIY電子元件例如Arduino或者Raspberry Pi讓軟體和硬體的結合變得簡單。

Arduino是一個為藝術家,設計師,業餘愛好者或任何對創造交互性實體的人而做的一個開源的電子儀器。售價僅為20美金。

Raspberry Pi 是一個25美金卡片大小的電腦,你可以將他連接到你的電腦和鍵盤上,他就跟真正的電腦一樣,可以玩遊戲,編寫文檔,看視頻等。

也許以後,你使用的手機是你用的手機是由Arduino做成,你的手機的殼子是3D列印出來的。

總結:

1. 3D 列印會帶來顛覆性革命,其力量不在於推翻傳統的製造行業而在於增強個體的創造力。

2. 關注那些被別人當成是「玩具」的東西,因為那個玩具很可能是下一個改變世界的東西。

3. 人類是工具的創造者,未來的趨勢一定是將個體創造力從企業統治任務中釋放出來,將創新的能力交還給每個人。

歡迎關注我的個人博客: http://blog.shuoyangdesign.com/?p=651


http://v.youku.com/v_show/id_XNDczOTI0MzA4.html

北航大學王華明教授就飛機鈦合金激光快速成型的應用在中科院講,17分鐘以後絕對猛料

摘要:1。2012年奧巴馬在卡內基梅隆大學,宣布創立美國「製造創新國家網路」計劃,成立15個製造創新中心組成網路,投資10億美元。經過5個多月的論證最後還是選了「增材製造」作為第一個中心的研究方向。

2。一個發動機葉盤,傳統工藝製造屬於「雕刻」,最後剩下來的只有7%。

3。f22鈦框,面積5.53平方米。3萬噸水壓機模鍛件能達到0.8平方米,8萬噸能達到4.5平方米。

4。傳統方法,鑄錠,制胚,模具,模鍛。舉例一個很小飛機框,寶鋼等溫鍛造,模具7千萬,分攤到每一個零件,模具費就有幾十萬。又舉例美國的一個飛機零件,壓成一個餅3噸,到最後加工完成只有144公斤,材料利用率不到5%。

5。用他的增材製造,材料利用率80%左右。

6。我們列印出的最大的整體結構件5平方米,美國做不了。

7。激光列印出的零件,超過或者等同於鍛件的性能,抗疲勞強度,比鍛件高32-53%,疲勞裂紋擴散速率降低一個數量級。常規性能和鍛件差不多,但高溫、持久、抗疲勞性能比鍛件好很多。

8。飛機起落架的超高強度鋼,用此方法抗疲勞強度可以比鍛件高20%。渦輪葉片用此方法900度疲勞強度可以比第二代單晶高40%。

9。應用方面,2005年開始,919是可以說的,其他的都不能說(涉及保密)。919,雙曲面窗框,只有歐洲有有家公司能做,周期2年,先付200萬美元模具費,而且零件非常貴。而我們55天就做好了,4大件,2件已經裝上了飛機。

10。翅膀根的受力件,我們做出來136公斤,鍛件1706公斤,節省材料90%+,節省了大量材料。10年,已經做完了性能測試,比鍛件還要好。

11。05年做出圖示零件(猜測是軍用飛機上所使用),需要5天,現在只要幾小時。

12。06年某飛機起落架的關鍵零部件,目前已經批生產,已經受2000多個起落。如果沒有這個技術,這個飛機就出不來,可能要推兩年。

13。某飛機上非常複雜的一個零件,鈦合金,一架飛機好幾個,現階段傳統技術無法做出來,國內三種方案去研究,兩三年不成功,後又去找國外。國外先說能做,看到圖紙以後,說做不了。我們臨危受命,去年5月19號開始,現在已經裝了很多架飛機。

14。某飛機零件原來鍛胚580公斤,我們做出來36公斤。580公斤鍛胚,我們沒有這麼大的鍛造裝備,鍛不透,性能都不合格。就算加工出來,內應力很大,變形、開裂,成品率非常低。

15。(吐槽f22),f22的機翼和機身連接件,超大超複雜的鈦合金構件,因為太複雜20、30萬噸的水壓機也做不出來。美國人就分成三個鑄件,然後熱等靜壓再焊接,鑄件的性能很差,但美國人沒辦法,f22就是這樣用的。(換了一個圖片)我們激光成型就可以直接加工出如圖示的這麼大的零件,這是一個整體(意思是不用分段鑄造然後焊接),上面站了一個人,大家可以看出它的尺度。他的性能比鍛件還好(意思是當然就甩鑄件幾條街了),可以毫不謙虛地說,這是迄今世界上性能最好的、結構最複雜的構件,美國人也只能是鑄造,鍛是不可能的,焊也不可能,因為焊出來的性能不行。這個已經通過了8000小時的疲勞試驗,一年多時間。就這個構件,鋁合金、鋼大家看看能不能做出來,更何況鈦合金。

16。我們發動機不行,心臟病,未來發動機就是一肚子的整體葉盤,葉片和盤子分開的重量太重。而我們現在可以葉片和盤子同時出來,而且葉片我們可以隨心所欲控制組織,讓它長成柱狀晶,他的高溫性能就很好,這裡我們讓它長成等柱晶,**疲勞度就很好,如果溫度再高,我們就可以換材料,它可以做到隨心所欲,一種零件可以用很多種材料來做(不知是在同一個零件上的不同部位,還是同一種零件用不同材料)。

17。我這裡面都沒說具體的零件名稱,牽涉到保密的大家都不要說,也不要拍照。我盡量做到沒有放(圖片)零件,只放毛胚,因為零件還是比較敏感。

18。這種加工方法,不能包打天下,適合難加工的、高性能的、貴的、別的方法做不出來的零件,優勢是成本、周期、性能,這個方面我們走到了美國人前面。

19。設備用的激光器都是進口,擔心被美國人卡脖子,希望國家在大功率激光器上重視。

20。5年前曾經和飛機總設計師聊天,說我們快速設計飛機,都是整體、大型、超長的結構,在2、3個月內就把飛機造出來,不開一套模具,不打一個鍛件,不做一個焊縫。也許有人認為這是個夢想,但實際上這已經不是夢想了,我們已經有這樣的潛力,只是目前能力有限。(這一段其實是欲言又止,應該是涉及保密,只好把能力藏著掖著了。這件事肯定在做,最近航空大爆發,絕對和他們這個技術有關。)


不知道樓主說的未來指的是哪個時間段呢?我認為短期內不會顛覆,未來會顛覆部分產業。

廢話不都說,直接回答,我從3D列印技術優勢、應用、市場,以及傳統製造優勢、市場分析。非專業人士,回答僅供觀看,有不對的地方,還請多多包容。

---------------------------------------以下為答案------------------------------------------------------------

一、3D列印

1、3D列印的定義

關於3D列印的定義有很多,相信大部分人都知道3D列印就是由點到線,由線到面,層層疊加立體成型技術,所以也叫增材製造技術。不過我還是喜歡這樣形容3D列印,電腦模型搬運魔術手,意思就是直接將電腦里的3d模型,直接變出來。

2、3D列印的技術優勢

a、材料利用率高:從定義來看,3D列印是增材技術,所以它的材料利用率很高,可高達90%,而傳統製造的類型,一種是鑄造,一種是減材製造,其中減材製造的材料利用率大概在60%,這樣一對比,顯然3D列印的材料能得到充分的應用。

b、環保:3D列印最主要的工藝之一是FDM工藝,它用的材料是塑料,比如工程材料pla、abs,這些材料都是可降解的,再者3D列印對材料的利用率高,這對環境的保護是有一定的好處的。

c、成型速度快:3D列印的步驟主要為:掃描(建模)-切片-列印-後處理,一個產品從設計到成型,一般一周左右會搞定

d、一體成型:傳統製造生產線,一般都是生產零件,最後組裝成型,而3D列印可以整體列印。

e、無限制的設計可能性:3D列印幾乎可以列印所有曲面複雜結構,給設計提供了無限可能,而傳統製造技術和工匠製造的產品形狀有限,製造形狀的能力受制於所使用的工具。例如,傳統的木製車床只能製造圓形物品,軋機只能加工用銑刀組裝的部件,制模機僅能製造模鑄形狀。3D印表機可以突破這些局限,開闢巨大的設計空間,甚至可以製作目前可能只存在於自然界的形狀。

f、多材料組合製造。對當今的製造機器而言,將不同原材料結合成單一產品是件難事,因為傳統的製造機器在切割或模具成型過程中不能輕易地將多種原材料融合在一起。隨著多材料3D列印技術的發展,我們有能力將不同原材料融合在一起。以前無法混合的原料混合後將形成新的材料,這些材料色調種類繁多,具有獨特的屬性或功能。

g、互聯網+:3D列印技術有望藉助互聯網、雲計算、大數據,將生產製造智能化,國內外現在都在為改進3D列印技術做研究,移動互聯網3D列印時代即將到來

這家把魔猴盒子免費讓大家使用,也是大寫的服氣

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以上是部分3D列印的優勢,確實在技術本身有優勢,才會有現在的火爆

下面我們來看3D列印目前在製造業上具體的應用吧,多圖預警

二、3D列印在各領域的應用以及優缺點

1、航天領域

a、可以縮短新部件的研發周期

(照片來自網路,侵權速刪)

3D列印利用自身在設計,生產方面的優勢,可以大大的縮短零件的研發周期

b、零件精細化成型

3D列印的激光雕刻工藝,可以特別驚喜的完成金屬立體成型

(照片來自網路,侵權速刪)

2、汽車零件製造

3、建築

4、醫療

5、珠寶

6、教育

7、手辦

8、影視劇道具

這個寫起來有些長,慢慢來更新吧,我直接說為什麼3D列印短時間內不會顛覆傳統製造業

一、3D列印不接地氣

以目前的3D列印技術應用來看,往往都是在工業上的應用,直接用之於大眾群體的3D列印產品不多,傳統製造業就不一樣了,經過這麼些年的發展,早已網路了人們生活中的方方面面,吃穿住行,那一樣都得到了極大的發展。

(照片來自網路,侵權速刪)

二、3D列印成本以及成品價格高

目前國內3D列印材料大部分來自進口,並且3D列印的前提必須要有模型,這是3D列印不能大規模普及的主要原因,普通人要想按照自己的意願3D列印產品,得會建模,讓別人去建模又得多支出一大筆錢,所以目前的市場上的3D列印成品,價格普遍較高。還有印表機設備價格也很高,現在出現了一些便宜的桌面級印表機,效果略有些差強人意。

三、3D列印技術本身的桎梏

就目前來看,3D列印只能小批量列印物件,主要是3D印表機數量較少,分布較分散;再者3D印表機集群管理不方便,如果想打造一條3D列印生產線,這些印表機的管理就有些困難。

而傳統製造業,智能生產雖不說達到了很成熟的底部,已經有了相當大的應用

(照片來自網路,侵權速刪)

所以,3D列印路還很長,技術本身是由優勢的,要說徹底顛覆傳統製造業,是不可能的,只能說相輔相成,至於未來會發展到什麼地步,拭目以待,說不定會出現依託3D列印技術,打造一條新式生產方式,


我認為會。

現在的3D印表機發展趨勢和當年電腦的發展趨勢幾乎是一個軌跡,最初都是又大又笨,速度奇慢。

目前影響3D印表機的最大問題是列印速度太慢。但是只要行業能繼續火熱下去,也許會出現更優的材料成型方式,也有可能是在現有3D列印方式上有革命性的創新。

即將投身這個行業,對未來有信心。


"3D列印具有改革我們製造幾乎每一件事物的潛能" —— 奧巴馬,2013年2月13日在美帝國情咨文中指出。

原文:「3D printing has the potential to revolutionize the way we make almost everything.」 - Said by President Barack Obama in the State of the Union Address on February 12, 2013.

正如奧巴馬所言,3D列印具有在製造業掀起顛覆性革命的潛能,但目前還並沒有掀起革命。

目前網上一直在熱炒3D列印可以帶動第三次工業革命,但是卻無人給第三次工業革命下一個嚴謹的定義,連第三次工業革命究竟是怎麼樣的都不知道,討論3D列印能不能帶動第三次工業革命又有什麼意義呢?

個人認為,在經歷蒸汽時代,電氣時代之後,人類在產能上已經得到了極大程度的進步,雖然還有巨大的提升空間,但是在產能上的進一步進步也只能算作第一次、第二次工業革命的衍生品。如果真要嚴格意義上來探討第三次工業革命,我認為第三次工業革命將是把第一次、第二次工業革命的產物完美地連接在一起同時進一步講工業革命推廣到家家戶戶手中的存在

在2014年12月,白宮與3D Systems以及一支技術團隊為奧巴馬製作了全球第一個領導人3D列印1:1高清頭像後,白宮發言人指出,3D列印是鏈接physical world and digital world的重要橋樑,而今後第三次工業革命的走向也將會是digitization and personalization。

而白宮發言人指出的digitization,便是藉助3D列印輕鬆地將CAD文件轉為實物,藉助3D掃描輕鬆地將實物轉為CAD文件。personalization,便是讓每一個具有技術基礎的人可以自主設計自己心中所想的產品,而這兩因素,也將成為構造第三次工業革命基石。

同時,3D列印也是hybrid manufacturing的重要基石,所謂hybrid manufacturing,便是藉助3D列印(additive manufacturing),將磨具製造出來;在磨具製造出後,利用formative manufacturing,將產品批量製造出來;最後藉助減材製造(subtractive manufacturing),將批量製造的產品進行進一步加工提高精度然後投入市場和使用。因此,藉助3D列印,磨具的製造成本和時間大大降低,從而使得整個製造流程更加高效更加省錢。目前hybrid manufacturing已被眾多跨國大企業所採納並投入使用,國內的形勢目前還不清楚。

因此,回答題注的另一個問題「 3D 列印技術成熟之後會不會就不需要機械製造了?」

3D列印本身就是機械製造的一種(機械製造三大類中的增材製造),因此3D列印技術的成熟也標誌著機械製造的成熟。

當然,3D列印一個技術是無法成為第三次工業革命的全部動力的。正如The Economist 2012年4月的special report中的A third industrial revolution所說:As manufacturing goes digital, a third great change is now gathering pace. It will allow things to be made economically in much smaller numbers, more flexibly and with a much lower input of labour, thanks to new materials, completely new processes such as 3D printing, easy-to-use robots and new collaborative manufacturing services available online. The wheel is almost coming full circle, turning away from mass manufacturing and towards much more individualised production. And that in turn could bring some of the jobs back to rich countries that long ago lost them to the emerging world.

隨著製造業的電子化發展,第三次工業革命蓄勢待發。它將讓人類有能力划算地,可調節地,在人力成本更低的情況下製造出少量成品。藉助新材料的發展,新技術諸如3D列印的誕生,方便快捷使用的機器人以及嶄新的具有合作性質的網上製造業服務,第三次工業革命已在我們眼前。它將帶動以量產為特點的傳統製造業轉型為可以生產更加個性化的產品的產業鏈。同時,它也將為曾經失去了製造業就業機會的發達國家提供一個重塑製造業輝煌時代的機會。(翻譯略不完美,敬請見諒)

第三次工業革命,一個以製造業智能化、個性化為代表的時代!3D列印必不可少。

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在醫用領域,臨床醫師可以輕鬆地藉助3D印表機將患者的手術部位藉助3D印表機製造出模型並在術前進行無數次演練,最終減少手術時間並提高手術成功效率。同時3D列印在牙醫、美容美型師、為殘疾人提供給幫助支持方面都是無可替代的存在。

3D列印患者受傷部位模型(下圖中的案例為手術分開一對連體嬰兒的頭部):

在軍用領域,鈦合金3D列印可以相對輕鬆地製造出原本難以製造的軍用部件。具體細節可參照F35,F22,F18,J20,J31,J15,C919等頂尖戰鬥機中所採用的3D列印部件。之前CCTV在一檔採訪了中航董事長的節目中,中航董事長也指出,我國近年來在航空航天領域取得了一系列重大突破,離不開增材製造技術(即3D列印技術)的飛速發展。(這句話是我的回憶,原文略有出入) 》》》細節可參考北航王華明教授科研團隊成果,如圖,J20中的部件。

在建築領域,建築學生藉助3D印表機將自己設計的模型快速製造出來已經幾乎成為了國外大學建築院、美術院的標配。國內似乎因為經費問題,大型工業級3D印表機還普遍未走入高校。3D列印建築模型如圖:

電子工程領域方面,

在今年CES上展覽出的Voxel 8印表機簡直就是電子工程的福音。電路與硬體一起打,只要將飛控在列印途中暫停並插入,然後選擇繼續列印,整架四旋翼無人機便可以一氣呵成。

Voxel8: 1st Electronics 3D Printer

在時尚、食物、運動、汽車、航空航天等諸多領域,3D列印的應用數不勝數,更多細節,可移步至:http://www.zhihu.com/question/26472893/answer/33021244。部分產品設計如下圖:

3D列印節能環保車

3D列印椅子,Beast

3D列印樂器:

3D列印巧克力:

3D列印或將成為第三次工業革命的基石的另一個一個重要因素就是政府的投入。政府對於每一個行業的投入都是經過反覆斟酌後再定的。因此,同一時期內,政府投入較多的技術、科研課題可以理解為是在短期、長期能夠擁有前景並帶動人類發展的科技。

單3D列印從政府方面獲得的幫助而言,我先舉以下三個例子:

2012年,美帝奧巴馬宣布白宮投資三千萬美元打造National Additive Manufacturing Innovation Institute,開發3D列印相關技術以及3D列印的工業應用。文章:3ders.org - President Obama called 3D Printing: 「the potential to revolutionize」 in State of the Union Address (video)

2013年,華科大教授史玉升在報道中指出:「總書記囑咐我們,這個技術很重要,要抓緊產業化。」國內投資上億人民幣的3D列印工業園區也在醞釀。習近平:3D列印技術很重要 要抓緊產業化

2013年5月,新加坡總理李顯龍在講話中專門強調3D列印,同時新加坡經濟與發展局投資三千萬新幣(約1.5億人民幣)打造東南亞3D列印研究中心-南洋增材製造中心(也正是我現在實習的單位,目前在又接受了其他多個部門的投資後正式改名為新加坡3D列印研究中心)。Speech by Prime Minister Lee Hsien Loong at May Day Rally 2013 (English)

同時,各大跨國企業,科研巨頭也都沒有停止在3D列印方面的研究。

NASA在3D列印方面的科研包括列印太空房間、太空望遠鏡、太空3D印表機、衛星……數不勝數。

比如:

耐克、阿迪達斯、福特、賓士、lockheed等等各個領域的行業巨頭也都有投資開發3D列印技術。比如耐克研發的將3D列印的鞋底部件融入的跑鞋,有效幫助運動員提升成績。Nike Used 3D Printing To Create Ultra-Fast Football Cleats For The Super Bowl

同時,公司也藉助3D列印來生產樣品鞋,比如下圖這雙鞋是3D列印出來的:

上文才僅僅討論了3D列印技術的應用,而真正3D列印的科研重頭則是新材料、新工藝的研發。

由此可見,目前3D列印這一技術正受著政府的關照+企業的探索,再加上材料、工藝方面的突破,

3D列印正茁壯成長的。

---------------------------------------------------------總結--------------------------------------------------------------------

3D列印(增材製造),其創立初衷便是用來製作傳統的衝壓、鑄造、車床等減材工藝難以製作的零部件。我眼中3D列印的定位是其可以幫助人們提高對個性化產品的生產能力,同時為工程師、設計師提供一條嶄新的設計製造途徑,以提升現有產品的能力或彌補其不足,作為機械製造的三大支柱之一,3D列印也將在未來成長得更加健全和強大。在digitization以及personalization方面,3D列印有著其他所有工藝無法比擬的優勢,因此3D列印將是第三次工業革命或無可缺少的一部分,但是第三次工業革命一定不是單單由3D列印組成。


3d印表機是十多年前的技術了,只不過現在又開始炒概念了

3D列印就是一項看上去很美的東西

問題也很明顯,目前只能用於製造模具,而且列印出來的產品質量不好,因為可供3D列印的原材料有限。

而且現在的技術和十多年前的技術相比,沒有什麼改進,可以看出其實這項技術也並不像最近炒得這麼神奇


恩,暫時不會。

其實3D列印一點也不新鮮,讀書的時候做模型就用過快速成型印表機,不知道怎麼現在火了起來。我覺得暫時不會的原因有:

1. 列印前期工作複雜。建模要求不同,就我接觸到的機器,需要專門的建模,有建模轉化的成本;由於印表機工作機制,對分模要求與傳統有差別,也會增加新的學習成本;

2.材料成本高,列印速度慢,達不到大批量生產要求;

3.一體成型,材料不利於加工,出錯也不方便修改。如果列印途中發現出錯,就只能重新開始;

4.不適合很多工業生產要求。做做模型還可以,要替代某些工業部件,各種指標都達不到。

完全門外漢,如有錯漏請指正。


個人覺得不會,3D列印技術是快速成型技術的一種,快速成型工藝目前有1.立體平板印刷術(SLA法)2.分層激光燒結法(SLS法)3.逐層輪廓成型法(LOM法)4.光掩膜法(SGC法)5.融化沉積法(FDM法)6.陶瓷殼發(DSPC法)。

前些天CCTV10套的《我愛發明》剛剛講過3D列印,從節目來看用的是分層激光燒結法,其用來燒結塑料製品效果不錯,後來又實驗來做了個鑽頭,效果就很一般了。從這裡其實就可以看出來3D列印主要的功能、適用範圍以及缺點了。

對於一般民用要求較低、專業性不強的部件,3D列印足以滿足要求,雖然加工速度很慢(當然以後可能會改進),但是生產個衣架、盆子、椅子之類的還是沒問題的。

如果是做鑽頭這種需要高速鋼有時還需要塗層的特種材料部件時,3D列印明顯力不從心,這個不是改進技術所能夠解決的,列印時採用粉末就是個巨大的限制了,從我前面所提的6種方法來看,沒有哪種能完全替代鍛造、鑄造等成型方法。

另外,3D列印出的零部件精度跟車床、加工中心等沒法比,光發熱一項就足以讓其尺寸變化巨大,零件精度對於工業生產的重要性是不言自明的。

所以3D列印對於某些輕工業民用產品還是有好處的,可以降低成本節約時間,但是對於其他的工業級別的產品恐怕很難滿足要求。


非金屬的3D印表機(尤其樹脂材料和尼龍)用在產品設計原型方面很多


三維印刷工藝,也稱為三維列印。1989年,美國麻省理工學院的Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty等在美國申請了三維印刷技術的專利,之後Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty又多次對該技術進行完善,形成了今天的三維印刷快速成型工藝。 通過這個工藝,在每一層粘結完畢後,成型缸下降一個距離(等於層厚),供粉缸上升一段高度,推出多餘粉末,並被鋪粉輥推到成型缸,鋪平並被壓實。噴頭在計 算機控制下,按照下一個截面的二維幾何信息進行運動,有選擇地噴射粘結劑,最終構成層面。原理和印表機非常相似,即為三維列印這一名稱的由來。鋪粉輥鋪粉 時多餘的粉末被粉末收集裝置收集。如此周而復始地送粉、鋪粉和噴射粘結劑,最終完成一個三維粉體的粘結,從而生產製品。 3DP工藝與SLS工藝都是將粉末材料選擇性地粘結成為一個整體。其最大的不同之處在於3DP工藝不用將粉末材料熔融,而是通過噴嘴本身會噴出粘合劑,將 這些材料粘合在一起。

3DP這項技術總體上是屬於快速成型技術(英語:Rapid prototyping)里的

快速成型技術的主要應用可分為:

  • 新產品開發過程中的驗證。設計師手中的CAD模型,可以通過快速成型技術轉換成物理實物模型,方便對設計和功能進行驗證,及時發現問題。如果用傳統方法,需要經過繪圖、工藝設計、模具製造等多個環節,花費較多的時間和較高的成本。對於一些複雜的系統,其可製造性和可裝配性用快速成型技術進行檢驗和設計,可以此類系統的設計製造難度大大降低。對於暫時難以確定生產工藝的複雜零件,可以先行用快速成型技術進行試生產
  • 商業交流。通過快速成型設備製造的成品,可以在產品商品化的過程中作為產品向客戶提供,或者進行市場宣傳等。快速成型技術已成為並行工程和敏捷製造的一種技術途徑,使用快速成型技術製造的一些樣品經常在展覽會上出現。
  • 小批量零件和特殊複雜零件的直接生產。對於小批量生產,採用快速成型技術可節約製作模具的時間和成本,或者製作一些複雜的零件。比如對於高分子材料的零部件,可用高強度的工程塑料直接快速成型。對於複雜金屬零件,可通過快速鑄造或直接金屬件成型獲得。同時現代生產有更新換代快、批量越來越小的發展趨勢。運用快速製造技術生成的原型,可以通過其他設備轉換成各種快速模具,如低熔點的合金模、硅膠模、金屬冷噴模、陶瓷模具等,用以進行中小批量零件的生產。例如奧迪RSQ是為了電影而特製,其製造過程有別於傳統批量生產方式,採用了快速成型技術製造,車身由德國庫卡公司的工業機器人一次性完成

機械製造(Mechanical Manufacturing)是機械工程的重要組成部分,指運用機械來從事各種製造的工作,由工藝設計和機械加工兩大部分組成。另外,機械製造必不可少的工具就是計算機輔助製造系統,包括計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助製造(CAM)領先的計算機輔助設計製造

以上資料明顯看出,3DP是不可能替代機械製造的,而且3DP雖然隨著科技的發展在不斷完善,但也有其局限性,現在不可能對製造業產生顛覆性的革命,我們都知道顛覆性的革命,從歷史來講基本就是工業革命的開端,3DP技術我想對製造業的顛覆性沒有想像的那麼多

以上資料來自維基百科,寫的不好,不全,僅供參考,歡迎修改


我本人高度看好3D列印技術及其未來的發展。但我認為3D列印技術是革命性的,但不一定是顛覆性的。它可以成為製造業的靈魂而非全部(換句話說:不是完全替代)。

有這麼幾點原因:

1、3D列印縮短了從設計到手板(首版),再到大規模製造的生命周期,尤其是針對複雜產品。

以人造器官或植入式醫療器械(如仿生骨骼)為例,其產品結構是非常複雜的。如何設計出一款合適的人工髖關節並非易事。它需要專家對具體病人的體征進行生理結構分析和力學結構分析,才能定製出一款使用效果特別好、使用壽命特別長的產品。按照現有的製造方法,從設計到製造到測試,在產業化分工的同時人為的造就了許多信息溝通的鴻溝。最終的產品很可能與設計者想要的那個相差甚遠。

2、3D列印具備極大的改進和拓展空間;

現在的3D列印技術還在飛速發展之中。比如更適合列印小型的模型,對特別大的設備、建築物等,可能在時間上、成本上並沒有具備全面的競爭優勢。但不排除該技術會不斷的優化和改進。並針對各個行業的需求,推出更加專業和更符合細分市場需求的產品。如能利用預製件和混凝土進行組合式列印的建築專用3D印表機。

3、3D列印將極大的改變產業形態,將製造業逐步從勞動力密集型轉變成技術密集型和資本密集型產業。

隨著從設計到製造周期的縮短,獲取用戶對產品的需求會更便捷(也更省錢)。產品持續改進的能力會大大增強。這樣,新產品的開發將會有更頻繁的迭代。製造業對勞動力的數量需求會降低,而對設計人才、產品經理的需求會增加。製造業的固定資產的投資需求會不斷增加。製造業因此也會逐步從勞動力密集型轉變成技術密集型和資本密集型產業。中國優勢與美國優勢之間將會尋找到新的平衡點。


其實這玩意就是現在被提及到個人應用層面上才被關注的,很早就有的技術@楊碩他提到的第三種應用,做工業產品設計的人應該都有接觸到,我們那時候稱之為「粉末燒積」;做出來的東西能很好的體現出產品的外形以及內部結構,並且可以組裝用來檢查結構設計的合理性,但這種東西的強度非常差,表面粗糙,如果要做展示的話,需要做處理

回到問題上來,會改變一些應用,主要是個人創作上,這個創作還是有基礎的,你得會3D建模才行;就好像列印文檔一樣,需要提供給他原始數據,不是腦袋想想他就能給你整出來的;

在一個就是手板製作了,設計公司估計到時候都會置辦這麼一個玩意,給客戶展示的時候,更具說服力。

還有個領域就是有可能會滲透到某些不能批量生產(受製造工藝影響)工藝 禮品 玩具行業

工業大生產層面不會顛覆,批量生產 產品性能 成本 等局限是避免不了的


3D印表機目前來看還是只用來實現原型的技術,而目前的製造業對於某種材料都有其最優的製造方法,而這種方法一般都不是3D列印。也就是說,3D列印只能提供外觀,對於其內部的物理特性可以說是完全無能為力。

但也不是說未來不可以。當3D印表機的精度提升到納米級別、成本又大幅下降的時候,3D列印就能製造出最優秀的材料,代替絕大多數傳統製造技術。

不過現在毫米級的3D列印耗時都讓人無法容忍了,而納米級的耗時將是毫米級的億億倍,在物理學未取得重大突破以前我看不到它實用化的希望。


3D列印技術離成熟還很遙遠。

現在的3D印表機最多就是用在生成設計模型做展示的樣品吧(這個對於工業設計界也不是什麼新奇的東西),如果說市場機會,可能在於個性化定製上面。

3D列印技術的瓶頸主要在於材料和列印過程的處理上。列印的精度還需要提高,但我覺得主要是數控的事情,瓶頸談不上。

和學材料的同學交流過3D列印技術,他提到粉末金屬,裡面也可以摻雜別的元素提高性能(這是材料專業裡面材料的那一塊),至於熱處理改善力學性能的問題,也許可以先3D列印好後再進行處理(這是材料專業裡面材料加工的那一塊)。(ps 我不是材料專業的,這段面有很多不專業名詞,如果有懂行的歡迎吐槽+指正)


不能籠統的說會或者不會,某些高附加值的產業被影響比較大。植牙這塊可以了解下,建模後牙齒的貼合程度會提高,杭州有醫院已經在做了。有次參加線下活動,美國醫生展示了3D列印的腎,討論了人造器官移植的前景,這些還是有可為的。至於傳統模具,暫時看沒法替代,列印材料太貴了,精度也就那樣。


硅:124克

鋁:200克

金剛石:100克

普通塑料:150克

....

列印時間:30分鐘

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會,不要被技術局限思維,人類文明其實才剛剛開始。


3D列印無法替代傳統行業的機械加工,主要由於:1.目前來說3D列印的零件力學性能不能滿足要求,3D列印零件分散性大,氣孔,夾雜等細微缺陷會嚴重影響零件的力學性能。2.就其生產速度而言,遠遠不能適應於大規模、批量化生產,比起機加等工藝生產速度遠遠不如。3.3D列印零件一般難以達到傳統加工的機械精度,還需要配合傳統工藝方法,進行進一步加工。不過3D列印也有其優勢:1.增材製造,節約材料。2.適合個性化、難加工成型零件的生產。3.3D列印可以實現金屬材料的可設計性。總的來說,3D列印在未來肯定會成為工業門類中一個很重要的加工方式,但其替代傳統工藝還有很長的路要走。


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