專家一致認(rèn)為,3D打印技術(shù)作為制造業(yè)領(lǐng)域的一次重大技術(shù)革命,已經(jīng)廣泛應(yīng)用到航空、航天等軍事領(lǐng)域和大型復(fù)雜構(gòu)件的一次成型制造,是傳統(tǒng)制造技術(shù)與新材料的完美結(jié)合。通常,制造業(yè)特別是金屬制造業(yè)采用的是減法工藝,即通過車、銑、刨、磨、鉆等金屬切削工藝對被加工件進行減材制造。而3D打印反其道而行之,采用的是加法工藝,即通過不斷地進行材料的有序堆積,最終加工出成品。因此,3D打印也被稱為增材制造。
而3D打印與傳統(tǒng)加工工藝的差別也就體現(xiàn)在這增減上。而3D打印的特有優(yōu)勢也體現(xiàn)在這加法工藝上。比如說幾乎可以百分之百地利用原材料,制造傳統(tǒng)工藝無法實現(xiàn)的特殊結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品,因節(jié)省開模費用而在小批量生產(chǎn)上具有成本優(yōu)勢,在產(chǎn)品研發(fā)過程中可以快速制造樣機,可以實現(xiàn)分布式制造等。
的確,3D打印這些優(yōu)異的加工特點無疑是傳統(tǒng)制造工藝難以實現(xiàn)的。如果一臺3D打印機具備這些特點,無疑將會對傳統(tǒng)的制造工藝帶來強勁的沖擊,甚至顛覆性的變化。
但是,至今為止,人們常常規(guī)避3D打印在規(guī)模制造中的經(jīng)濟性這一關(guān)鍵指標(biāo)。比如說,飛機舷窗樣機制作中3D打印的成本是傳統(tǒng)開模成本的十分之一,同時省去很長的開模具的時間。但是飛機高昂的研發(fā)成本是靠批量攤薄的,這個數(shù)字應(yīng)該遠遠不止十架,傳統(tǒng)加工方式的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來。再如飲譽二戰(zhàn)的遠洋貨輪“自由輪”,戰(zhàn)時共制造了2751艘。
隨著工藝和管理水平的提升,“自由輪”的建造時間從最初的244天,縮短到平均42天,最快記錄是4天15小時30分鐘,這是大規(guī)模工業(yè)化制造的經(jīng)典之作。我們還應(yīng)從整個制造過程看3D打印。當(dāng)人們從使用的角度看,光伏產(chǎn)品確實是綠色、節(jié)能產(chǎn)品,但光伏產(chǎn)品的核心材料——多晶硅的西門子生產(chǎn)法卻是高耗能、高污染。
同樣道理,3D打印只是產(chǎn)品制造中最后的加工環(huán)節(jié),前面原材料的生產(chǎn)是否也具有同樣節(jié)能減排效果呢?還應(yīng)注意的是3D打印設(shè)備與工藝的緊耦合現(xiàn)象,即3D打印設(shè)備很難做成通用設(shè)備,這在非金屬熔融固化工藝中比較突出,要根據(jù)不同的打印原料更換相應(yīng)的打印頭,甚至打印機。
這種非通用的特點削弱了3D打印的分布式制造色彩,畢竟,并不是所有3D打印的支持者,都有經(jīng)濟實力來購置多臺3D打印設(shè)備的。如果3D打印不能在足夠多的制造領(lǐng)域替代傳統(tǒng)的工藝,那么,就要慎言3D打印將顛覆整個傳統(tǒng)制造業(yè)了。
事實上,既然3D打印無法完全替代傳統(tǒng)制造工藝,那么,從產(chǎn)業(yè)高度看,傳統(tǒng)制造技術(shù)和3D打印技術(shù)就應(yīng)該是互補技術(shù),只不過在不同的制造領(lǐng)域或者不同的產(chǎn)品制造上,兩者在產(chǎn)品制造過程中工藝占比不同罷了。