3D打印是一種大家比較容易理解的俗稱,而在工業(yè)中,被稱為“增材制造技術(shù)”與傳統(tǒng)的“減材制造”也是相對應(yīng)的。3D打印技術(shù)大大降低了制造產(chǎn)品過程的復(fù)雜性。3D打印數(shù)字化的制造模式不需要復(fù)雜的工藝、和巨大的機床以及眾多的人力,就可以生產(chǎn)出任何形狀的零件,將生產(chǎn)制造的技術(shù)延伸到更多的人群。
跟傳統(tǒng)技術(shù)相比,傳統(tǒng)的機加工制造就適用于大規(guī)模、需要量產(chǎn)的部件,并廣泛應(yīng)用在幾乎所有領(lǐng)域;目前3D打印適于小批量、造型復(fù)雜的非功能性零部件,大多在汽車、航天等領(lǐng)域內(nèi)用于制造樣件和模具等。從使用材料看,傳統(tǒng)機加工可以使用幾乎任何材料;3D打印技術(shù)目前使用的材料多為塑料、光敏樹脂、尼龍和金屬粉末等材料,受制較多。技術(shù)優(yōu)點在于材料利用率超過95%以上,幾乎不產(chǎn)生廢料,且適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)體等。
在制造工藝上3D打印技術(shù)顯示出自己顛覆性的優(yōu)勢:
一、形狀復(fù)雜性
傳統(tǒng)機械制造是基于削、鉆、銑、磨、鑄和鍛等減材制造基本工藝的組合;而3D打印技術(shù)是一體成型技術(shù),主要采用“分層制造、逐層疊加”流程。幾乎任意復(fù)雜的形狀,只要在三維設(shè)計軟件中設(shè)計出來,就能通過3D打印技術(shù)制造出來。
二、層次復(fù)雜性
傳統(tǒng)加工技術(shù)難以實現(xiàn)的多尺度(宏、介、微觀),而3D打印技術(shù)可以實現(xiàn)如原子打印、細胞打印等。
三、功能復(fù)雜性
對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件,3D打印技術(shù)可以實現(xiàn)整體打印成形,避免了將一個復(fù)雜零件進行分拆制造后通過焊接成形而帶來的質(zhì)量增大和潛在的質(zhì)量缺陷,甚至能夠取消復(fù)雜零部件的裝配,如用在汽車部件上不但可以減輕重量,同時減少裝配時間及改變部件連接缺陷。
汽車行業(yè)傳統(tǒng)制造技術(shù),從最初設(shè)計到投入生產(chǎn)的完整汽車開發(fā)過程通常需要大約38個月和數(shù)億元的投入,而其中僅用于模具開發(fā)和制造的時間就占到16個月,費用更是億元級別。
并且由于開發(fā)時間長,傳統(tǒng)汽車制造商很難準(zhǔn)確預(yù)測38個月后產(chǎn)品發(fā)布時用戶的行為,難以做到精確地映射產(chǎn)品。而傳統(tǒng)汽車制造商受到帕累托原則的影響 - 即20%甚至更少的產(chǎn)品創(chuàng)造了80%以上的利潤,對于像福特或通用這樣的大型制造商來說,由于目前的生產(chǎn)方法所制造的產(chǎn)品容錯能力幾乎為零,因此其他80%的不成功產(chǎn)品純粹是制造商的損失。
3D打印直接將虛擬的數(shù)字化實體模型轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品,極大地簡化了生產(chǎn)流程,降低了研發(fā)成本,縮短了研發(fā)周期,使得任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的生產(chǎn)成為可能,對面向功能的產(chǎn)品設(shè)計具有重大的推進作用。