隨著3D打印技術(shù)熱的延續(xù),很多人認為,這種技術(shù)有可能改變當前的零部件供應(yīng)鏈。這個想法的理由是,倉庫可以打印所需要的零部件,而不用讓大量的零部件在不同倉庫之間搬來搬去。
但咨詢機構(gòu)ARC的3D打印專家Sal Spada認為當前增材制造(即3D打?。┑哪芰Ρ贿^度炒作了。據(jù)了解,在ARC舉辦的年度自動化論壇上,與會者聽取了兩位3D打印和增材制造領(lǐng)域的世界級專家的看法。得到的有關(guān)增材制造的信息是明確的:“如果你正在考慮將增材制造技術(shù)融入自己公司的制造戰(zhàn)略,那么你最好現(xiàn)在就開始。”
Charles Gilman 15年來一直參與由GE全球研發(fā)中心發(fā)起的關(guān)于增材制造的研發(fā)項目。然而,直到2011年GE的航空航天部門準備用增材制造工藝生產(chǎn)LEAP噴氣發(fā)動機的燃料噴嘴時,GE在3D打印領(lǐng)域的努力才廣為人知。據(jù)Charles Gilman稱,在GE將3D打印融入其生產(chǎn)流程的計劃中,選擇從燃料噴嘴開始是基于很現(xiàn)實的考慮的。一臺噴氣式發(fā)動機上有19個燃料噴嘴,如果一個或幾個出現(xiàn)故障不會發(fā)生災(zāi)難性后果。而且,燃料噴嘴的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,如果使用傳統(tǒng)的切削工藝制造成本非常高,而且對噴嘴的設(shè)計也形成了很多限制。
所以,GE能獲得如今的成果不是一蹴而就的。它花費了十幾年時間以改進公司的增材制造工藝。
一開始,GE選擇使用激光燒結(jié)工藝就面臨著諸多挑戰(zhàn)。在增材制造過程中,最終成品的結(jié)構(gòu)特性高度依賴于金屬粉末的配方和激光燒結(jié)設(shè)備的操作參數(shù)。這需要在兩個領(lǐng)域同時進行開創(chuàng)性的研究。
顯然,面對經(jīng)過嚴格篩選的零件考慮增材制造方案很簡單,但是相關(guān)但工藝知識的獲取需要在時間和資源方面的巨大投入。
一個挑戰(zhàn)是,增材制造的精度與傳統(tǒng)的減材制造相比有較大的差距。
據(jù)了解,一個CAD模型,用傳統(tǒng)的減材/機械加工制造的CAD模型可以達到百萬分之一(英寸)的精度,而用增材制造則只有千分之二(英寸)精度。在實踐中,用增材制造工藝生產(chǎn)的零件公差僅是千分之五(英寸),這意味著該零件還需要一道后處理過程。
對于尺寸精度的檢測也極具挑戰(zhàn)性。在某些情況下,甚至要用到CT掃描,但是在制造環(huán)境中做CT掃描,不僅需要花費巨資采購設(shè)備,而且在培訓(xùn)方面的投入也會讓人吃不消。
有跡象表明,要確保3D打印技術(shù)能夠不間斷地大量生產(chǎn),還需要更多的研究以解決許多其它挑戰(zhàn)。生產(chǎn)過程的動態(tài)監(jiān)測無法用于增材制造,而在傳統(tǒng)的機械加工領(lǐng)域,這是比較標準的?;旧?,由于生產(chǎn)過程不可控,增材制造工藝有可能花上幾個小時造出來的只是報廢的零件。
此外,3D打印距離直接制造塑料和金屬部件還有很遠的路要走。而對于其它應(yīng)用,如制造印刷電路板,此技術(shù)僅在證明其可行性的早期階段。
總體而言,在3D打印在制造領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)是可以克服的,但需要不懈的努力,對于某方面的應(yīng)用而言這個過程可能需要長達十年。
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