中航工業(yè)副總工程師、殲-15總設(shè)計師孫聰透露,鈦合金和M100鋼的3D打印技術(shù)已廣泛用于新機設(shè)計試制過程。去年10月至11月首飛成功的機型,廣泛使用了3D打印技術(shù)制造鈦合金主承力部分,包括整個前起落架。
今天的3D技術(shù),主要特指基于電腦和互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化立體技術(shù)。3D打印機出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代中期,是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的快速成型裝置,把計算機上的藍圖變成實物,在成本、速度和精確度上都遠勝于傳統(tǒng)制造技術(shù),其工作原理是將一項設(shè)計物品轉(zhuǎn)化為3D數(shù)據(jù),然后采用分層加工、疊加成形,即通過逐層增加材料來“打印”成3D實體。與傳統(tǒng)的材料加工技術(shù)完全不同,3D打印具有仿真性強、速度快,價格便宜,高易用性等優(yōu)點,是對傳統(tǒng)制造業(yè)的顛覆性變革。有人甚至將3D打印機看成是第三次工業(yè)革命的影子,與蒸汽機和電力相提并論。
在法蘭克福展覽會上,一家美國公司用3D打印機當(dāng)場“印制”了一把錘子,這把錘子有整潔的仿木手柄和金屬錘頭。更為神奇的是,意大利發(fā)明家恩里科·迪尼(Enricodini)發(fā)明了一臺巨大的3D打印機,可用沙子直接打印立體建筑。有了這臺機器,未來不搭腳手架,不需要工人,就能蓋房子了。到那時,只要擁有一臺龐大的3D打印機,人人都可以成為房地產(chǎn)開發(fā)商。
眼下,恩里科正與諾曼·福斯特建筑設(shè)計公司以及阿爾塔太空公司合作,研究設(shè)計一種可使用月球塵埃打印的3D打印機,屆時可以在月球上快速建造人類基地。
從工序來說,3D打印通過將材料層層電解沉積的方法直接制造復(fù)雜的塑料、金屬和合金元件,而不是像以前那樣對材料切割、鍛打、彎曲,不再需要工序麻煩地制作很多不同的元件去組裝它,可以不用傳統(tǒng)的大規(guī)模機床來制造小型的部件。
從消費市場來說,傳統(tǒng)的大批量制造生產(chǎn)幾乎能提供任何人們最基本的吃穿住行玩等消費產(chǎn)品,但是這些產(chǎn)品都是標(biāo)準(zhǔn)化的,千篇一律,手工生產(chǎn)的個性化產(chǎn)品雖然地道,品質(zhì)精良,內(nèi)涵豐富,但耗時巨大。而3D打印技術(shù)既可滿足人們越來越苛刻的對個性化產(chǎn)品的追求欲,還可大大提高生產(chǎn)效率。
從人力成本來說,一個技術(shù)工人可看管數(shù)臺3D打印機,就像紡織工人看管織布機一樣,而勞動效率卻有數(shù)倍甚至數(shù)十倍的提高。正因為如此,美國政府捷足先登,將3D打印攬入懷中,試圖成為新一輪工業(yè)革命的領(lǐng)導(dǎo)者,繼續(xù)占據(jù)全球工業(yè)的制高點。
不過,3D打印技術(shù)雖然給人類帶來了新奇和進步,但畢竟還在起步階段,有的還在實驗室模擬試驗之中,想要成為主流的生產(chǎn)制造技術(shù),并形成龐大的產(chǎn)業(yè),還得迎接巨大的挑戰(zhàn)。
3D打印制造神奇,CAD(利用計算機及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員設(shè)計,利用計算機可處理與圖形編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工)是基礎(chǔ)。就像指揮官指揮戰(zhàn)爭一樣,一份標(biāo)示準(zhǔn)確的地圖往往決定戰(zhàn)爭的勝負。CAD是3D打印的基礎(chǔ)工程。基于3D的CAD更加復(fù)雜精細,需要具有高超編程技術(shù)的專業(yè)人士操作。這樣的人才并非一般技術(shù)人員所能擔(dān)當(dāng)。對于一般用戶來說,要學(xué)會CAD等制作工具并不那么容易。
從理論上說,人們的想象力有多大,3D打印的用途就有多廣。遺憾的是,打印對象副本,即使只是復(fù)制個人設(shè)計,這類行為仍然會產(chǎn)生知識產(chǎn)權(quán)問題。而知識產(chǎn)權(quán)將成為較大糾結(jié)。3D打印被視作一門新興技術(shù),雖然法律對其知識產(chǎn)權(quán)問題尚未做出明確界定,而完全復(fù)制他人創(chuàng)意的做法是不可取的。當(dāng)3D打印機組合一個3D掃描儀時,知識產(chǎn)權(quán)問題將更為突出。掃描儀不僅可以復(fù)制外形,而且可以復(fù)制更為復(fù)雜的細節(jié)。這種行為要比抄襲專*或版權(quán)嚴(yán)重得多。犯罪分子可以用3D打印機設(shè)計ATM提款卡、鑰匙,武器或其他危險物品。
至少在目前條件下,3D打印還不具備規(guī)模經(jīng)濟的優(yōu)勢。在某些情況下,3D打印產(chǎn)品最終耗費的成本和零售店產(chǎn)品的價格差不多。所以,對于大多數(shù)產(chǎn)品來說,不管打印多少件,價格都相差無幾。當(dāng)然,相信隨著3D技術(shù)的逐漸成熟,價格會慢慢降下來。
正因為3D打印還面臨諸多問題,去年8月,美國政府宣布,在俄亥俄州建立一所由政府部門和私營部門共同出資的制造業(yè)創(chuàng)新研究所,主要研發(fā)3D打印技術(shù),以帶動制造業(yè)創(chuàng)新和增長,以求重新占據(jù)世界工業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位。作為全球經(jīng)濟的帶頭人,美國率先籌建基于3D打印技術(shù)的制造業(yè)創(chuàng)新研究所格外引人注目。美國把重拾工業(yè)輝煌的希望押寶于3D打印,足見3D打印的戰(zhàn)略意義。
中國經(jīng)濟要想在下一輪全球競爭中保持一定增速,當(dāng)然非得發(fā)掘新的產(chǎn)業(yè)生長點不可,而3D打印正是前景可觀的產(chǎn)業(yè),趁著美國還在起步階段,我國理應(yīng)奮起直追,搭上這輛高速列車。
這一次,我們有多少勝算?