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3D列印技術的優勢
發佈日期:2018/3/13
消息來源:3D智慧灣
規模經濟是支援現代工業經濟的無形力量,工廠和生產線是現代工業社會大規模生產的特點。為了收回前期在設計和生產中的投資,企業必須出售大量的產品,這樣才能從最初的投資中獲益。因此,大規模生產犧牲了產品的多樣性。而3D列印的特點是小批量、定製化,降低了新產品推向市場的風險和成本。克裡斯·安德森在他的代表作《長尾理論》中將未來的製造模式描述為「由小型企業組成的超大規模網路的分佈系統」。通過具體分析,我們認為3D列印技術至少包含以下十個方面的優勢。

01. 設計空間無限

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。而3D印表機可以突破這些局限,開闢巨大的設計空間,製造出傳統工藝難以加工甚至無法加工的產品。

02. 改善產品設計

原型是產品的初稿,它有助於設計師、工程師和製造商進行多重反復的檢查,真切地體驗產品的外觀、手感。傳統的原型是利用泡沫或黏土進行手工製作,通過3D列印快速創建概念模型,設計者和客戶之間能夠更好的交流。在傳統的工業製造,如果一個設計概念在製成產品之後存在缺陷,企業需要承擔大量材料的浪費成本。而利用3D列印技術製作概念模型,能夠快速調整最初的設計並不斷改進。

除了概念設計之外,3D列印還被用於創建功能性原型,因為3D列印技術製成的物品本身具有耐高溫、耐化學腐蝕等性能,通過對原型進行各種性能測試,以改進最終的產品設計參數,大大縮短了產品從設計到生產的時間。3D列印加快了設計進程,在產品的安全性和合理性設計、人體工程學設計、市場行銷和設計等方面不斷改善,從而實現在將產品全面投入生產前對其進行優化,創造出更好的產品。

03. 多樣化生產不會增加成本

就傳統製造而言,物體形狀越複雜,製造成本越高。但對於3D印表機而言,製造形狀複雜的物品其成本並不會相應增長。另外,傳統的製造設備功能較少,做出的物品形狀種類有限。一台3D印表機可以列印不同的形狀,它可以像工匠一樣每次都做出不同形狀的物品。這種製造多樣化而不增加成本的列印將從根本上打破傳統的定價模式,並改變我們整個製造業成本構成的方式。

04. 產品無需組裝

3D列印具備一體成形的特點,這樣對減少勞動力和運輸方面的花費有顯著的幫助。傳統的大規模生產是建立在產業鏈和流水線基礎上的,在現代化工廠中,機器生產出相同的零部件,然後由工人進行組裝。產品組成部件越多,供應鏈和產品線都將拉得越長,組裝和運輸所需要耗費的時間和成本就越多。而3D列印一體化成形的特點,無需再次組裝,從而縮短供應鏈,節省在勞動力和運輸方面的花費。

05. 縮短交付時間

3D列印因為可以根據人們的需求進行列印,這種即時生產將大大減少企業的庫存量,使得企業能夠根據使用者的需求來啟動3D印表機,製造出定製的產品來滿足客戶需求,所以新的商業模式將成為可能。如果人們所需的物品可以按需就近生產,那麼這種零庫存、零時間交付的生產方式還可以減少長途運輸的成本。

06. 製造技能門檻降低

傳統的製造機器需要熟練的專業人員進行機器調整和校準,培養一個僂籅漱u人往往需要幾年的時間。而3D印表機所需要的操作技能將比傳統設備少很多,因此3D列印的出現將顯著降低生產技能的門檻。這種擺脫原來高門檻的非技能製造業,將進一步引導出眾多新的商業模式,並能在遠端環境或極端情況下為人們提供列印服務。

07. 不佔空間,便攜製造

3D印表機可以自由移動,並製造出比自身體積還要龐大的物品。例如,注塑機只能製造比自身小很多的物品,而部分3D印表機能夠製造出比自己大很多的物品。另外,民用消費級3D列印設備還可以自由移動,由於其較高的便攜性,出現了一批家用或桌面型的3D印表機,這些都是有賴於3D印表機所需更小物理空間這一優勢。

08.  節省原材料

傳統的金屬加工有著十分驚人的浪費量,一些精細化生產甚至會造成90%原材料的丟棄浪費。而3D印表機的浪費量將顯著減少,隨著列印材料的進步,3D列印「淨成形」製造將成為更加節約環保的加工方式。

09. 材料無限組合

傳統的製造機器在切割或模具成型過程中難以將多種原材料融合在一起,3D列印的原材料之間可以任意組合,製造出人們想要的性能結構。比如在尼龍-玻璃纖維或者尼龍-碳纖維複合材料能夠提高尼龍的機械性能,在鎳合金粉末裡加入50%的鈦金屬可以顯著提高性能,現在已有科研人員在進行碳納米管、石墨烯等複合新材料的研發。

10. 精確的實體複製

傳統的磁帶只能通過實體物理傳遞來確保資訊不被丟失。而數字音樂檔的出現使得資訊脫離了載體,可以被無限次複製而不降低音訊品質。3D列印技術也有望在整個製造領域把數字精度延伸到實體世界之中。3D掃描和3D列印技術將共同提高實體世界和數字世界之間形態轉換的解析度,縮小實體世界和數字世紀之間的距離。

以上部分優勢有的已經得到證實,有的則在繼續完善,相信不久的將來就會成為現實。3D列印將一次次突破人們熟悉的、歷史悠久的傳統製造技術瓶頸,推陳出新,為人類以後的製造創新提供一個更加廣闊的舞台。

 
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