導(dǎo)游語言:以第四次產(chǎn)業(yè)革命、創(chuàng)新制造業(yè)的名義,3D打印技術(shù)一度走上神壇,但迄今為止不大的市長/市場規(guī)模(全球100億美元)使從業(yè)人員似乎無法知道未來。GE、HP、西門子等體積龐大的世界500強企業(yè)也在推進變革,但3D打印給人的印象是

3D打印一個人的頭像能產(chǎn)生什么價值呢?

3D打印技術(shù)造房子

今天要寫這篇文章的目的也很簡單,我們每天看到的新聞,打印火箭、打印汽車、打印房子、打印人體關(guān)節(jié)、打印細胞、打印文物、打印家具等等,3D打印似乎無所不能,但是這些新聞的技術(shù)應(yīng)用是概念炒作還是未來方向,包括我在內(nèi)的大眾其實很難判斷,我們該怎么去利用好這些技術(shù),從哪里入手仍然是一個不太好回答的問題。

FDM技術(shù)打印出不同顏色的物品

所以這篇文章的初衷還是希望大家更加理性客觀的去理解3D打印技術(shù),了解技術(shù)的應(yīng)用,之前寫過關(guān)于全彩3D打印的分享《挑戰(zhàn)色彩管理極限 揭秘3D打印彩色物體》,今天主要和大家聊的是3D打印技術(shù)里最容易使用、最基礎(chǔ)的技術(shù),也就是FDM技術(shù),下面結(jié)合我過去6年接觸和使用FDM技術(shù)和產(chǎn)品的理解,還有周圍朋友將FDM玩到極致的DBS以及康濕傅等人,讓我對FDM技術(shù)的理解更加深刻。

筆者當(dāng)年見到第一臺3D system的Cube打印出來的小瓶子

首先要和大家分享一個概念,3D打印技術(shù)學(xué)名增材制造,是一類技術(shù)的統(tǒng)稱,根據(jù)技術(shù)原理、材料以及應(yīng)用的不同,技術(shù)類型又分為7大類,小的細分技術(shù)數(shù)十種,這些技術(shù)的共通點都是將三維模型離散為二維切片數(shù)據(jù),然后逐層堆積或燒結(jié)固化材料,最終將三維數(shù)據(jù)變?yōu)榱Ⅲw實物。

FDM雙頭雙色打印打印的雙色模型

3D打印技術(shù)一定不能萬能,客觀來講,它最初是為了實現(xiàn)快速原型而發(fā)明的,隨著技術(shù)和材料的發(fā)展,現(xiàn)在在向工業(yè)化的直接制造發(fā)展,無論是工業(yè)4.0還是國家提倡的《中國制造2025》,都離不開這個技術(shù),這項技術(shù)與傳統(tǒng)的機加工、模具注塑、金屬注塑(MIM)等技術(shù)工藝一樣,能夠應(yīng)對更復(fù)雜和優(yōu)化的設(shè)計、單件和小批量加工,有一定的技術(shù)特點,與其它工藝應(yīng)該是互補的關(guān)系,目前還不能臆斷的去講3D打印技術(shù)可以替代傳統(tǒng)工藝,可以理解為是一種面對客戶的定制化需求、快速原型以及優(yōu)化設(shè)計的快速加工工藝和技術(shù)。

2011年之前的FDM打印機是這個樣子

我們最容易接觸的3D打印細分技術(shù)之一是FDM技術(shù)(熔融堆積),所使用的材料大部分是高分子線材,比如廉價穩(wěn)定的PLA、ABS等,但是也有物理性能更好的材料,比如復(fù)合碳纖維、尼龍、PEEK、PC、PP等材料,由于該技術(shù)門檻低,最廉價的有幾百元的硬件,但是定位工業(yè)應(yīng)用FDM設(shè)備數(shù)百萬,然而仍然有不少人認為這個技術(shù)太初級,沒有什么技術(shù)門檻,和激光燒結(jié)技術(shù)、噴射類技術(shù)、光固化技術(shù)相比,略微有點LOW,但是我卻不這么認為。

3D打印和航空航天關(guān)聯(lián)最多的案例是3D打印航空發(fā)動機葉片或者噴油組件,然而東方航空的技術(shù)公司早已經(jīng)利用FDM 3D打印技術(shù)來進行飛機客艙內(nèi)的配件維修和更換,所使用的材料ULTEM 9085是一種通過美國聯(lián)邦航空管理局認證的材料,具有很好的強重比和阻燃性。

東方航空技術(shù)公司利用FDM技術(shù)打印的座椅書報架

截止到2017年,東方航空技術(shù)有限公司增材制造實驗室開發(fā)出客艙零件30多種,共生產(chǎn)了500多件成品零件裝配在飛機客艙內(nèi),實現(xiàn)了飛機上標(biāo)準(zhǔn)零件的快速制造和定制化零件的設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn),解決了過去易損零件訂貨周期長訂貨成本高的問題。

東方航空技術(shù)公司利用FDM技術(shù)打印iPad支架,用于查閱飛行手冊

上次采訪東航維修公司的時候,他們在使用一臺Stratasys Fortus 450在進行飛機客艙內(nèi)飾零件的生產(chǎn),一臺設(shè)備就已經(jīng)產(chǎn)生不小的經(jīng)濟效應(yīng)。

東方航空技術(shù)公司利用FDM技術(shù)打印iPad支架,用于查閱飛行手冊

所以,我們大部分人對FDM技術(shù)和材料的理解還處于比較初級的階段,而在實際的應(yīng)用中,具有一定生產(chǎn)能力的FDM技術(shù)3D打印機已經(jīng)很好的完成了從實驗到商業(yè)的轉(zhuǎn)化。

汽車工業(yè)的規(guī)模和產(chǎn)值在制造業(yè)占有極為重要的位置,汽車的生產(chǎn)制造也正在經(jīng)歷著諸多變革。在生產(chǎn)線上,優(yōu)化部門既要保證生產(chǎn)不停,又要完成對工裝夾具的優(yōu)化和試裝,相信不少車廠都會遇到同類的問題。

北京奔馳在利用FDM技術(shù)3D打印進行工裝夾具優(yōu)化

北京奔馳的工具車間打印的一個量具模型

我們知道北京奔馳在用FDM技術(shù)3D打印機進行工裝夾具和量具的設(shè)計優(yōu)化,而通用汽車已使用3D打印用于產(chǎn)品開發(fā)三十多年,并且在過去的十年中,使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)了超過250000個零部件。

通用利用3D打印機打印工裝夾具

金屬3D打印直接制造的金屬零件,設(shè)計優(yōu)化更重要

全新的零件設(shè)計,與原來的部件相比,重量減少40%,機械強度提高20%,原有的8個組裝零件變?yōu)?個,從而實現(xiàn)了無需組裝、一體化成型。

寶馬i8Roadster的軟頂采用3D打印鋁制部件,呈Z字型折疊,通過粉末床金屬3D打印技術(shù)制造的輕量化支架也隨著i8Roadster的批量化生產(chǎn)而進入到量產(chǎn)領(lǐng)域。

XEV利用FDM技術(shù)打印電動車的車體結(jié)構(gòu)和內(nèi)飾件,輸出3D打印生產(chǎn)線

除了這些大廠之外,中國電動車公司也在利用3D打印技術(shù)進行汽車制造,世界首款量產(chǎn)3D打印電動車LSEV由意大利電動車制造商XElectricalVehicle(XEV)與中國3D打印廠商Polymaker公司合作制造,然而據(jù)了解XEV這家公司的主要業(yè)務(wù)是輸出3D打印汽車的生產(chǎn)解決方案。

XEV的內(nèi)飾零件也是3D打印的

在汽車工業(yè)中,幾乎所有的車企都在利用3D打印技術(shù)積極優(yōu)化設(shè)計驗證和終極生產(chǎn)效率,并最終用于零件的制造??梢灶A(yù)想到的是,汽車工業(yè)中不僅需要金屬3D打印技術(shù),還需要大型FDM技術(shù)或者專業(yè)級的FDM打印機,比如MarkForged的碳纖維3D打印機。

當(dāng)提到金屬3D打印的時候,業(yè)內(nèi)大部分會認為SLM技術(shù)(激光燒結(jié)金屬粉末)或者EBM(電子束燒結(jié)金屬粉末)技術(shù)是主流,然而該技術(shù)的工業(yè)級3D打印機的使用門檻還是比較高的。

FDM技術(shù)結(jié)合MIM工藝打印金屬零件

FDM技術(shù)同樣能夠制造金屬零件,目前有兩大類利用FDM技術(shù)來生產(chǎn)金屬零件,一種是用FDM技術(shù)打印可以用失蠟法鑄造的模具,然后用傳統(tǒng)這鑄造工藝來進行小批量金屬件的生產(chǎn)。

FDM技術(shù)結(jié)合MIM工藝打印金屬零件,燒結(jié)之后的金屬零件成品

還有一類工藝是利用FDM技術(shù)結(jié)合MIM工藝,也就是像Desktop Metal或MarkForged的方案,直接打印金屬注塑材料,然后清洗、燒結(jié),最終產(chǎn)出金屬零件。

FDM技術(shù)結(jié)合MIM工藝打印金屬零件(左:金屬件;右:綠坯)

MarkForged Metal X打印的金屬零件

MarkForged Metal X打印的金屬零件

FDM技術(shù)打印的PolyCast材料進行金屬鑄造

FDM技術(shù)打印的PolyCast材料進行金屬鑄造

FDM技術(shù)打印的PolyCast材料進行金屬鑄造

無論是鑄造還是金屬注塑工藝,都是將傳統(tǒng)技術(shù)、材料和FDM技術(shù)進行了結(jié)合,所以目前FDM技術(shù)是可以用于金屬零件的生產(chǎn)加工,優(yōu)勢是硬件更靈活,成本更低。

PEEK,學(xué)名聚醚醚酮,英文名稱polyetheretherketone(簡稱PEEK),它是分子主鏈中含有鏈節(jié)的線性芳香族高分子化合物。其構(gòu)成單位為氧-對亞苯基-氧-羰-對亞苯基,是半結(jié)晶性、熱塑性塑料。

FDM技術(shù)打印PEEK零件

聚醚醚酮(PEEK)樹脂是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料,與其他特種工程塑料相比具有更多顯著優(yōu)勢,耐正高溫260度、機械性能優(yōu)異、自潤滑性好、耐化學(xué)品腐蝕、阻燃、耐剝離性、耐磨性、不耐強硝酸、濃硫酸、抗輻射、超強的機械性能可用于高端的機械、核工程和航空等科技。

FDM技術(shù)打印PEEK零件

PEEK這種材料不僅物理特性好,而且具有非常好的生物兼容性,能夠像鈦合金一樣作為人體植入物來使用。

FDM技術(shù)打印PEEK零件

目前,不少FDM技術(shù)的企業(yè)已經(jīng)推出了針對PEEK材料的3D打印機,結(jié)合PEEK這種性能卓越的熱塑性材料進行個性化零件的加工和生產(chǎn),比如德國的Apium,要加工PEEK這種材料,打印機要具備高溫、恒溫和高精度加工能力。

前面聊的是具有一定生產(chǎn)能力的工業(yè)級FDM技術(shù)的3D打印機的應(yīng)用價值,下面,我舉三個利用普通的桌面級FDM 3D打印機來進行創(chuàng)作的例子,因為桌面機價格和使用門檻都很低,對大部分個人都能去使用,但是有的人能用來創(chuàng)作大型作品,有的人比如我,也就能打一些小玩意,在專業(yè)玩家手里,依舊能產(chǎn)生巨大的價值,再次證明了FDM技術(shù)的3D打印機并不LOW,只是我們大部分人沒有將它的價值發(fā)揮到最大。

@康康康濕傅制作的1:1鋼鐵俠機甲

@康康康濕傅花費了近10年的時間,利用FDM技術(shù)3D打印機完成了可穿戴帶交互的1:1鋼鐵俠機甲的開發(fā)和制作,在此過程中,付出了巨大的心血和精力,當(dāng)我們看到成品的時候,你很難想象,這就是一套用最普通的FDM 3D打印機完成的開發(fā)和制造。

FDM技術(shù)3D打印機打印的全部零件

噴漆后的鋼鐵俠機甲零件

同樣是使用FDM技術(shù)3D打印機來打印

在此過程中,@康康康濕傅還是借助FDM技術(shù)3D打印機完成了大量電影道具的開發(fā)工作,積累了3D打印和影視實體道具開發(fā)的全部經(jīng)驗和技術(shù)儲備。

藝術(shù)家劉泳岐在2015年幫助藝人歐豪身穿的機械外骨骼設(shè)定,這套機械外骨骼經(jīng)過三維設(shè)計,整套裝備80%的零件經(jīng)過數(shù)十臺FDM 3D打印機不分晝夜的打印了上百組零件,然后進行精工裝配,呈現(xiàn)了未來戰(zhàn)士的先鋒科技感。

打印機械外骨骼的FDM技術(shù)3D打印機

利用FDM打印技術(shù)制作的機械外骨骼

它創(chuàng)作的時間是在2015年,3D打印行業(yè)應(yīng)該沒有太多人關(guān)注到這個項目,而歐豪穿的這套機械外骨骼的零件,大部分由FDM 3D打印機制作完成,在沒做任何表面處理的情況下毫無粗糙感和違和感,這需要對FDM技術(shù)有非常好的理解才可以發(fā)揮到很極致。

歐豪MV中的道具機械外骨骼

關(guān)于3D打印和設(shè)計,這個項目負責(zé)人劉泳岐的理解是:“design這個詞很多人說是包豪斯定義的,不管是誰定義,設(shè)計其實就是在那個背景應(yīng)運而生,而工業(yè)革命和兩次世界大戰(zhàn)的大時代命運,人們不得不加快生產(chǎn)效率,設(shè)計是一種迫切的目的,所以引發(fā)新一輪的工具和材料的變革,人們發(fā)明各種設(shè)備在各種行業(yè)里從事更快更“好”的生產(chǎn),所以設(shè)計一開始就是目的為先不是理念為先。而3D打印算是一個新的工具的發(fā)明,如何使用它的經(jīng)驗方法就是3D打印設(shè)計,3D打印的料性、特征、機理、以及效率等因素需要不斷洗刷從前的工業(yè)設(shè)備及材料認識,所以3D打印一定會幫助更多設(shè)計師,同時也會破壞一定的平衡,比如我經(jīng)常會思考的一個問題是傳統(tǒng)行業(yè)是該保留還是該滅亡”。

近期,張飛打印正式發(fā)布了曾侯乙編鐘交互裝置,去年開啟的項目暫時告一段落,這套編鐘復(fù)制品看上去近乎接近于原品,而且還能發(fā)聲,整體以FDM 3D打印打印技術(shù)為主,輔助使用交互芯片,最終實現(xiàn)一個與兩千多年前編鐘發(fā)聲相同的互動媒體裝置。

3D打印編鐘交互裝置

以聞名遐邇的“曾侯乙編鐘”作為原始參照模型,在尊重國之重器時,創(chuàng)新出更具時代氣息的3D打印編鐘。鈕鐘,形體上取曾侯乙鈕鐘造型,鐘體銘文替換成“北京工業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計學(xué)院”以作紀(jì)念。

利用FDM 3D打印技術(shù)機型實體制造

利用FDM 3D打印技術(shù)機型實體制造

張飛打印過去利用FDM 3D打印技術(shù)制做了大量的藝術(shù)裝置和作品,包括《馬上張飛》、《李小龍》、《瑪麗蓮夢露》等等太多數(shù)不過來,每年帶著學(xué)生利用FDM 3D打印機進行畢業(yè)作品的創(chuàng)作。最終呈現(xiàn)出來的作品,將我們帶回到歷史的那個年代,重新思考藝術(shù)與創(chuàng)新、藝術(shù)與技術(shù)。

結(jié)語:再次重申一下我的觀點,3D打印并非萬能,而FDM技術(shù)的3D打印也沒有大家想象中和認知中的那么低端,我們更多的應(yīng)該去思考,這項技術(shù)應(yīng)該用在哪里,怎么去發(fā)揮技術(shù)和材料的特性,最終帶來價值。然而,無一例外的是,我們看到的這些成果,使用者和他們的團隊在背后都付出了巨大的心血,無論是創(chuàng)意和設(shè)計層面的思考,還是對技術(shù)的理解,以及最后的精細化處理和涂裝,結(jié)合了先進技術(shù)和傳統(tǒng)工藝的優(yōu)勢,在我看來,這就是創(chuàng)新的關(guān)鍵所在,所以,請讓我們心懷敬畏之心參與到創(chuàng)新加工的時代中。

1.《關(guān)于xev打印機怎么樣,你需要知道這些3D打印不是萬能的 FDM技術(shù)沒有看上去那么LOW》援引自互聯(lián)網(wǎng),旨在傳遞更多網(wǎng)絡(luò)信息知識,僅代表作者本人觀點,與本網(wǎng)站無關(guān),侵刪請聯(lián)系頁腳下方聯(lián)系方式。

2.《關(guān)于xev打印機怎么樣,你需要知道這些3D打印不是萬能的 FDM技術(shù)沒有看上去那么LOW》僅供讀者參考,本網(wǎng)站未對該內(nèi)容進行證實,對其原創(chuàng)性、真實性、完整性、及時性不作任何保證。

3.文章轉(zhuǎn)載時請保留本站內(nèi)容來源地址,http://f99ss.com/why/2959679.html