快速成型、高度靈活的增材制造如何重塑制造業(yè)？答案肯定不是“單打獨(dú)斗”。“未來(lái)制造不會(huì)是單純的增材制造或單純的傳統(tǒng)制造，兩者會(huì)通過(guò)集成——比如3D打印完之后的后處理，如熱處理或是加工拋光等傳統(tǒng)制造工藝——結(jié)合起來(lái)，工廠或車間的信息集成將使上述流程更加順暢。”近日接受澎湃新聞等媒體采訪時(shí)，全球工業(yè)級(jí)增材制造巨頭EOS首席執(zhí)行官Adrian Keppler說(shuō)道。

      把增材制造換個(gè)更為人所熟知的名字，便是3D打印。傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法往往是“做減法”，在制造過(guò)程中材料逐漸減少；鍛造、鑄造等熱加工方法，可粗略視為“等材制造”；3D打印（增材制造）逆其道而行，采用打印頭、噴嘴等，通過(guò)逐層增加材料的方式制造三維實(shí)體物件。它并不在乎幾何圖形有多復(fù)雜，相反，越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)可能由于鏤空越多，用料越少、成本更低，這與傳統(tǒng)生產(chǎn)恰恰相反。

      1989年，激光加工、快速成型領(lǐng)域?qū)＜襀ans J. Langer博士在德國(guó)慕尼黑成立EOS（Electro Optical Systems）公司。目前，EOS已成為全球工業(yè)級(jí)增材制造領(lǐng)域規(guī)模最大的企業(yè)之一，提供從增材制造設(shè)備、材料、工藝、配套軟件、咨詢服務(wù)在內(nèi)的整體解決方案。截至2017年底，EOS全球裝機(jī)總量超過(guò)3000臺(tái)，其中中國(guó)市場(chǎng)裝機(jī)超過(guò)300臺(tái)。按行業(yè)劃分，目前EOS在中國(guó)市場(chǎng)裝機(jī)量最大的行業(yè)是航空航天，其次是模具和醫(yī)療。

         Keppler說(shuō)，從全球角度看，目前增材制造的成熟應(yīng)用主要集中在航空航天、醫(yī)療及石油天然氣行業(yè)。“這些行業(yè)有個(gè)很大的共同點(diǎn)：產(chǎn)品的單件產(chǎn)量相對(duì)較低，但價(jià)值卻非常高。”這集中體現(xiàn)了增材制造的優(yōu)勢(shì)之一：當(dāng)企業(yè)想以較低的成本生產(chǎn)量少價(jià)值高的部件時(shí)，傳統(tǒng)的開模、鑄造、切割、組裝方式往往會(huì)在經(jīng)濟(jì)性上遭遇挑戰(zhàn)，這類行業(yè)會(huì)首先選擇用增材制造來(lái)突破瓶頸。

      用工業(yè)級(jí)塑料、光敏樹脂或金屬“堆積”而成的產(chǎn)品強(qiáng)度與韌性，是外界對(duì)工業(yè)級(jí)增材制造的最大顧慮之一。據(jù)Keppler介紹，在美國(guó)、歐洲和俄羅斯，已經(jīng)有大量直升機(jī)部件使用增材制造。不同部件的承載條件不同，目前直升機(jī)上的功能部件已大量采用增材制造產(chǎn)品，承受更大載荷的結(jié)構(gòu)部件未來(lái)也有望越來(lái)越多使用增材制造。

      另一個(gè)例子是，在西門子公司位于瑞典小鎮(zhèn)芬斯蓬的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)工廠，EOS公司的3D打印機(jī)采用選擇性激光熔化（SLM）增材制造技術(shù)生產(chǎn)的渦輪葉片，經(jīng)過(guò)24小時(shí)完整全載荷測(cè)試后未發(fā)現(xiàn)任何破損。燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片所處的工作環(huán)境堪稱嚴(yán)苛：零件熱負(fù)荷接近于所用金屬的熔點(diǎn)；渦輪葉片所承受的離心力是凈重力的10000倍；葉片尖端的線速度接近聲速。

      當(dāng)前，增材制造技術(shù)在中國(guó)市場(chǎng)的滲透率還遠(yuǎn)比不上歐洲與美國(guó)。Keppler稱，中國(guó)擁有全球最大的制造業(yè)體量，所以絕不會(huì)在增材制造領(lǐng)域落后太多。“中國(guó)在發(fā)展自己的民用航空、航空發(fā)動(dòng)機(jī)，在汽車領(lǐng)域正積極推廣新能源汽車，在醫(yī)療方面，中國(guó)消費(fèi)者也開始追求更多的個(gè)性化需求。這些趨勢(shì)會(huì)讓中國(guó)市場(chǎng)對(duì)增材制造產(chǎn)生更多需求，所以中國(guó)很快會(huì)在增材制造應(yīng)用方面追上歐美國(guó)家，甚至可能超過(guò)他們。” Keppler回憶說(shuō)，在歐美市場(chǎng)的孕育和發(fā)展過(guò)程中，增材制造技術(shù)影響力擴(kuò)大的背后是有企業(yè)家愿意承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)并勇于創(chuàng)新，“未來(lái)如果越來(lái)越多的中國(guó)企業(yè)也鼓勵(lì)這樣一種冒險(xiǎn)或者是創(chuàng)新精神，會(huì)加速中國(guó)趕超歐美的過(guò)程。”

    Keppler說(shuō)，增材制造和傳統(tǒng)制造各有千秋，相互融合可優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、降低生產(chǎn)成本。目前，EOS正在與空客、波音等公司合作，研發(fā)未來(lái)集成化的增材制造生產(chǎn)線。此外，隨著金屬3D打印技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的作用與日俱增，EOS與德國(guó)航空結(jié)構(gòu)供應(yīng)商、飛機(jī)零配件制造商Premium AEROTEC及汽車制造商戴姆勒公司共同推出了“新一代增材制造”項(xiàng)目。該項(xiàng)目的目標(biāo)是推動(dòng)工業(yè)3D打印的自動(dòng)化進(jìn)程。針對(duì)這一目標(biāo)，該項(xiàng)目組成員將嚴(yán)格檢驗(yàn)整個(gè)增材制造過(guò)程，從金屬粉末的運(yùn)輸供應(yīng)、到打印完成后的加工處理過(guò)程，來(lái)觀察整個(gè)零部件生產(chǎn)有哪些步驟能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，以此推動(dòng)金屬3D打印技術(shù)在大規(guī)模批量生產(chǎn)中的應(yīng)用。

      據(jù)介紹，EOS的目標(biāo)是將增材制造的單件產(chǎn)品成本較當(dāng)前水平降低10倍以上。為此，EOS正在開發(fā)不同能量來(lái)源更有效、快速地融化金屬或多分子材料以降低制造成本。

來(lái)源：3d打印網(wǎng)

編輯：董強(qiáng)