中航工業副總工程師、殲-15總設計師孫聰稍早時候在接受新華社專訪時透露,鈦合金和M100鋼的3D打印技術已廣泛用於新機設計試製過程。去年10月至11月首飛成功的機型,廣泛使用了3D打印技術製造鈦合金主承力部分,包括整個前起落架。
今天的3D技術,主要特指基於電腦和互聯網的數字化立體技術。3D打印機出現在上世紀90年代中期,是利用光固化和紙層疊等技術的快速成型裝置,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於傳統製造技術,其工作原理是將一項設計物品轉化為3D數據,然後採用分層加工、疊加成形,即通過逐層增加材料來“打印”成3D實體。與傳統的材料加工技術完全不同,3D打印具有倣真性強、速度快,價格便宜,高易用性等優點,是對傳統製造業的顛覆性變革。有人甚至將3D打印機看成是第三次工業革命的影子,與蒸汽機和電力相提並論。
在法蘭克福展覽會上,一家美國公司用3D打印機當場“印製”了一把錘子,這把錘子有整潔的倣木手柄和金屬錘頭。更為神奇的是,意大利發明家恩裏科 迪尼(Enrico
dini)發明了一台巨大的 3D
打印機,可用沙子直接打印立體建築。有了這台機器,未來不搭腳手架,不需要工人,就能蓋房子了。到那時,只要擁有一台龐大的3D打印機,人人都可以成為房地産開發商。
眼下,恩裏科正與諾曼 福斯特建築設計公司以及阿爾塔太空公司合作,研究設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。
從工序來説,
3D打印通過將材料層層電解沉積的方法直接製造複雜的塑料、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製作很多不同的元件去組裝它,可以不用傳統的大規模機床來製造小型的部件。
從消費市場來説,傳統的大批量製造生産幾乎能提供任何人們最基本的吃穿住行玩等消費産品,但是這些産品都是標準化的,千篇一律,手工生産的個性化産品雖然地道,品質精良,內涵豐富,但耗時巨大。而3D打印技術既可滿足人們越來越苛刻的對個性化産品的追求欲,還可大大提高生産效率。
從人力成本來説,一個技術工人可看管數&3D打印機,就像紡織工人看管織布機一樣,而勞動效率卻有數倍甚至數十倍的提高。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革命的領導者,繼續佔據全球工業的制高點。
不過,3D打印技術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,想要成為主流的生産製造技術,並形成龐大的産業,還得迎接巨大的挑戰。
3D打印製造神奇,CAD(利用計算機及其圖形設備幫助設計人員設計,利用計算機可處理與圖形編輯、放大、縮小、平移和旋轉等有關的圖形數據加工)是基礎。就像指揮官指揮戰爭一樣,一份標示準確的地圖往往決定戰爭的勝負。CAD是3D打印的基礎工程。基於3D的CAD更加複雜精細,需要具有高超編程技術的專業人士操作。這樣的人才並非一般技術人員所能擔當。對於一般用戶來説,要學會CAD等製作工具並不那麼容易。
從理論上説,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,即使只是複製個人設計,這類行為仍然會産生知識産權問題。而知識産權將成為較大糾結。3D打印被視作一門新興技術,雖然法律對其知識産權問題尚未做出明確界定,而完全複製他人創意的做法是不可取的。當3D打印機組合一個3D掃描儀時,知識産權問題將更為突出。掃描儀不僅可以複製外形,而且可以複製更為複雜的細節。這種行為要比抄襲專利或版權嚴重得多。犯罪分子可以用3D打印機設計ATM提款卡、鑰匙,武器或其他危險物品。
至少在目前條件下,3D打印還不具備規模經濟的優勢。在某些情況下,3D打印産品最終耗費的成本和零售店産品的價格差不多。所以,對於大多數産品來説,不管打印多少件,價格都相差無幾。當然,相信隨着3D技術的逐漸成熟,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製造業創新研究所,主要研發3D打印技術,以帶動製造業創新和增長,以求重新佔據世界工業的領導地位。作為全球經濟的帶頭人,美國率先籌建基於3D打印技術的製造業創新研究所格外引人注目。美國把重拾工業輝煌的希望押寶於3D打印,足見3D打印的戰略意義。
中國經濟要想在下一輪全球競爭中保持一定增速,當然非得發掘新的産業生長點不可,而3D打印正是前景可觀的産業,趁着美國還在起步階段,我國理應奮起直追,搭上這輛高速列車。
這一次,我們有多少勝算?