3D打印技术代表着生产模式和先进制造技术的发展趋势,产品生产将逐步从大规模制造向定制化制造发展,以满足社会多样化需求,尤其在航空航天、医疗等领域的产品开发阶段,以及在计算机外设发展和创新教育上3D打印技术具有广阔的发展空间。然而,3D打印技术相对传统制造技术还面临着许多新挑战和新问题,其主要表现在以下几个方面。
1.产品原型的制造精度相对较低
由于分层制造存在台阶效应,每个层虽然都分解得非常薄,但在一定微观尺度下,仍会形成具有一定厚度的多级“台阶”,造成精度上的偏差。同时,多数3D打印成形工艺制造的产品原型都需要后处理,当表面压力和温度同时提升时,产品原型会因材料的收缩与变形,进一步降低制造精度。
2.材料性能差,产品机械性能有限
由于3D打印成形工艺是层层叠加的增材制造,这就决定了层与层之间即使结合得再紧密,也无法达到传统模具整体浇铸成形的材料性能。这就意味着,如果在一定外力条件下,特别是沿着层与层衔接处,打印的部件将非常容易解体。虽然出现了一些新的金属3D打印技术,但是要满足许多工业需求、机械用途或者进一步机加工的话,还不太可能。目前,3D打印设备制造的产品也多用于原型,要达到作为功能性部件的要求使用还有相当局限性。3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平,几乎任何静态的形状都可以被打印出来,但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。这个困难对于制造商来说也许是可以解决的,但是3D打印技术想要进入普通家庭,每个人都能随意打印想要的东西,那么机器的限制就必须得到解决才行。
3.可打印材料有限,成本高昂(www.daowen.com)
目前,可用于3D打印的材料有300多种,多为塑料、光敏树脂、石膏、无机粉料等,制造精度、复杂性、强度等难以达到较高要求,主要用于模型、玩具等产品领域。对于金属材料来说,如果液化成形难以实现,则只能采用粉末冶金方式,技术难度高,因此,诸多金属材料在短期内很难实际应用。除了金属3D打印前期高昂的设备投入外,日常工作中的金属粉末材料的投入成本也是巨大的。3D打印材料成本是阻碍专业3D打印在各领域普及应用的重要因素之一。虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印,但实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外,打印机也还没有达到成熟的水平,无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展,但除非这些进展达到成熟并有效,否则材料依然会是3D打印的一大障碍。
4.知识产权的忧虑
在过去的几十年里,音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3D打印技术也会涉及这一问题,因为现实中的很多东西都会得到更加广泛的传播。人们可以随意复制任何东西,并且数量不限。如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权,也是我们面临的问题之一,否则就会出现泛滥的现象。
应该说,目前3D打印技术是传统大批量制造技术的一个补充,但任何技术都不是万能的,传统技术仍有强劲的生命力,3D打印技术应该与传统技术优选、集成,形成新的发展增长点。对于3D打印技术仍需要加强研发,培育产业,扩大应用。通过形成协同创新的运行机制,积极研发、科学推进,使之从产品研发工具走向批量生产模式,用技术引领应用市场的发展,改变人们的生活。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。