3D打印的優(yōu)勢(shì)無(wú)可否認(rèn)，但談到后處理成本，往往成了一大“頭疼事”。
不久前，美國(guó)波士頓的初創(chuàng)企業(yè)Rize剛剛推出了一款工業(yè)級(jí)桌面3D打印機(jī)Rize One，號(hào)稱打印產(chǎn)品完全不需要后處理就能直接使用。正是憑借這一大亮點(diǎn)，Rize One迅速釣到了很多3D打印應(yīng)用企業(yè)的胃口。在開(kāi)展調(diào)研之前，Rize公司首席行政官Frank Marangell認(rèn)為，快速成型技術(shù)和材料的創(chuàng)新程度依次體現(xiàn)為：強(qiáng)度、表面精度、色彩、零后處理、環(huán)保。
而真正調(diào)研之后，這位曾任Stratasys營(yíng)運(yùn)副總裁、現(xiàn)任Rize首席行政官的資深從業(yè)者，突然覺(jué)得真正關(guān)鍵的應(yīng)當(dāng)是后處理這個(gè)環(huán)節(jié)——采用快速原型的人群中大部分是用在夾具和模具制造，而這些人都渴望一個(gè)可以幫助他們快速完成后處理的方案。
FDM工藝需求的后處理是相對(duì)簡(jiǎn)單的，但是也要去除支撐結(jié)構(gòu)，然后打磨拋光或噴涂：
一個(gè)3D打印模型可能需要花半天時(shí)間浸泡在氫氧化鈉溶液里，以去除支撐材料。
FDM后處理不僅對(duì)環(huán)境有害，對(duì)操作人員來(lái)說(shuō)也很煎熬。你必須得戴上手套、用上鉗子。但是這樣進(jìn)行后處理后，出來(lái)的部件很容易讓你PK掉其他方案：
比如光固化(SLA)，打印完成后需要泡在酒精里，然后用UV光固化，再去支撐、打磨。而選擇性激光燒結(jié)(SLS)被Frank Marangell比作了“考古挖掘”，你必須得在一個(gè)密封腔室里慢慢去掉大部分的粉末，然后用水沖洗干凈。
除了制作的部件更強(qiáng)韌之外，Rize One會(huì)在打印支撐結(jié)構(gòu)時(shí)在其與打印件本身之間噴射一種叫做Release One的排斥性墨水，而這種墨水能令支撐的拆除更容易(僅需30—45秒)，卻不會(huì)影響打印件本身的質(zhì)量。另外，它采用了獨(dú)特的增強(qiáng)聚合物沉積(APD)技術(shù)，能改變每一個(gè)打印體素的性質(zhì)，制造出強(qiáng)度2倍于FDM打印件的均勻物體。
處于Beta測(cè)試階段的Rize One桌面級(jí)3D打印機(jī)，將后處理時(shí)間從幾小時(shí)縮短至不到一分鐘。
有些后處理甚至需要數(shù)天。這樣的耗時(shí)成本是巨大的，于是Rize One委托一位增材制造顧問(wèn)Todd Grimm專門做了一份《后處理對(duì)3D打印的影響》的報(bào)告。以下是這份報(bào)告顯示3D打印后處理成本的5大方面：
1.浪費(fèi)生產(chǎn)時(shí)間
這份報(bào)告顯示，3D打印時(shí)間每增加6個(gè)小時(shí)，后處理時(shí)間也相應(yīng)增加1小時(shí)。
如果你的公司也這樣需要做后處理，3D打印就突破不了時(shí)間的瓶頸，反而可能延長(zhǎng)了產(chǎn)品上市時(shí)間。
“由于后處理的阻礙，Newell Rubbermaid利用3D打印的效率僅達(dá)到60%，”Frank說(shuō)道，“想象一下，如果你的工廠每周的生產(chǎn)運(yùn)作只有3天，另外的時(shí)間很多用來(lái)做后處理，那會(huì)是多么效率低下。”
有預(yù)測(cè)稱，2025年全球3D打印市場(chǎng)價(jià)值將會(huì)達(dá)到4900億美元。但是，如果后處理這個(gè)門檻跨不過(guò)去，這種預(yù)測(cè)就很可能面臨夭折的風(fēng)險(xiǎn)。
2.增加勞動(dòng)力成本
打磨和精加工還會(huì)大量損耗人力，有一些崗位還需要高技能人才，高薪聘請(qǐng)繞不過(guò)去。在上述報(bào)告中，運(yùn)行4-10臺(tái)打印機(jī)的人員總工資約為10萬(wàn)-50萬(wàn)美元/年，而打印后處理直接帶來(lái)的人力成本約為每臺(tái)打印機(jī)5萬(wàn)美元/年。
3.降低員工的生產(chǎn)創(chuàng)造力
員工如果在后處理打磨這些工序上花費(fèi)太多時(shí)間，相應(yīng)就會(huì)減少創(chuàng)新的時(shí)間。原本這些時(shí)間是可以用在研發(fā)和加快生產(chǎn)上的。專業(yè)后處理技工的招聘也并不容易。
4.質(zhì)量不可靠
對(duì)3D打印來(lái)制造模型這種先進(jìn)的手段來(lái)說(shuō)，如果還要再用上像美工刀、砂紙和噴嘴這樣簡(jiǎn)陋的工具來(lái)完成模型后處理，簡(jiǎn)直有種慘不忍睹的即視感。
“事實(shí)是，不管你把那些支撐切割得多好，總是會(huì)留下那么一些邊角殘料，” Marangell談到，“這就給部件原本的精確幾何形狀添堵了，真是個(gè)令人討厭的過(guò)程。”
如果部件被損壞，你還得重頭開(kāi)始，甚至反復(fù)這個(gè)過(guò)程，這樣就浪費(fèi)了更多的人力、打印時(shí)間以及材料。
5.對(duì)環(huán)境有害
Grimm的調(diào)研中，一家醫(yī)療設(shè)備公司痛陳道：“3D打印運(yùn)作是整個(gè)研發(fā)工廠中‘產(chǎn)生有害廢物最大的來(lái)源’”。
SLA模型可能被浸泡在氫氧化鈉這種高腐蝕性的液體中，危險(xiǎn)系數(shù)之高是顯然易見(jiàn)的，吸入ABS和PLA材料也被證明是很危險(xiǎn)的。
“所有這些東西，如果沒(méi)有一個(gè)單獨(dú)的房間，灰塵將無(wú)處不在，”Marangell指著一臺(tái)SLS設(shè)備說(shuō)道。
這些成本加起來(lái)又是一筆不小的支出，你需要妥善地處置這些材料，還要工人配備好合適的手套、衣服和防塵呼吸器，您還需要一個(gè)通風(fēng)的空間確保它安全運(yùn)行。
所以，后處理成本高、耗時(shí)長(zhǎng)，而且還對(duì)環(huán)境有害，該怎么辦呢?
“正因?yàn)樗械?D打印技術(shù)都需要后處理，有經(jīng)驗(yàn)的使用者都會(huì)覺(jué)得這一點(diǎn)很煩心。但放棄3D打印又太不明智。
“FDM是你最容易實(shí)現(xiàn)的3D打印，” Frank表示，“它污染環(huán)境，令人生厭，你還需要手套和鉗子，但最終會(huì)發(fā)現(xiàn)它是最好的選擇。”
明年正式推出的Rize One有望改變這種局面，銳步已經(jīng)表示使用它可以減少50%的運(yùn)作時(shí)間。
Rize認(rèn)為他們的新技術(shù)以及秘密配方將幫助3D打印技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，并在辦公室和工廠落地生根，它就像本世紀(jì)初2D激光打印機(jī)走向商業(yè)化那樣。具有革命性的意義。
“你仍然需要一個(gè)空間、一個(gè)實(shí)驗(yàn)室去完成特別復(fù)雜的后處理，”Frank表示，“但到時(shí)那些想要原型的設(shè)計(jì)工程師、想要制作某個(gè)工具的生產(chǎn)工程師，或者想要制作牙模的齒科醫(yī)生來(lái)自己完成了。他們只要買一臺(tái)3D打印機(jī)，而不用專門利用某個(gè)實(shí)驗(yàn)室才能打印。”
