3D打印盡管有其缺陷,但仍將繼續(xù)在設(shè)計、研發(fā)和工藝獨(dú)特的小批量零件生產(chǎn)方面不斷發(fā)展。疊層制造提供了另一種制造策略,它已經(jīng)被許多不同的場景和市場所采納。像其它任何技術(shù)一樣,它將給一些領(lǐng)域提供新的方案和能力,但并不是全部。

　　疊層制造與傳統(tǒng)制造不同,它可以通過幾種機(jī)制添加材料形成目標(biāo),最廣為人知的就是它可以打印液體或凝膠形式組件材料的連續(xù)層,在此基礎(chǔ)上形成三維固體的形態(tài)。大部分傳統(tǒng)制造都由材料移除加工、材料成型或組裝這幾部分組成。其它類型的制造還使用化學(xué)或者物理流程進(jìn)行處理,而不是簡單地對原材料進(jìn)行添加或去除,這不在本文的討論范圍之內(nèi)。由于疊層制造幾乎不會帶來邊角廢料,它的設(shè)計材料利用效率非常高,因而非常“綠色”。

　　盡管研究人員在金屬和其它材料方面取得了一定成功,但3D打印最初應(yīng)用的領(lǐng)域主要是把塑料作為沉積材料使用,其可用的材料范圍確實是有限的。此外,3D打印速度不夠快,也不適合量產(chǎn)規(guī)模。3D打印普通大小和復(fù)雜零件就需要很長時間。而且隨著零件尺寸的增長,3D打印的成本將呈幾何級數(shù)級上升。要大批量生產(chǎn)零件需要一屋子打印機(jī)7x24地工作才行。

　　3D打印對傳統(tǒng)批量制造不構(gòu)成威脅

　　現(xiàn)代化自動生產(chǎn)流程可以高速制造大批量相同的零件。3D打印一次只生成一個零件,唯一可以批量處理的辦法是同時安裝多臺打印機(jī)同步生產(chǎn)多個零件,但這樣速度仍然會很慢。

　　3D打印盡管仍存在一定局限性,但它將繼續(xù)變革,從而用來進(jìn)行特定的小批量零件生產(chǎn),尤其是那些幾何形狀復(fù)雜的零件。

　　CAD/CAM是工程和設(shè)計領(lǐng)域的重大進(jìn)步。裝配部件和它的組成零件可以在設(shè)計軟件中進(jìn)行制定,然后軟件中的分析程序會測試其強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、應(yīng)力和應(yīng)變的特性,以及移動和操作特性等等。3D打印把CAD/CAM向前推進(jìn)了一步,可以制造物理原型,盡管原型所用材料可能不是產(chǎn)品最終使用的材料。不過,設(shè)計者可以接觸和感受這種原型,把它與現(xiàn)實世界的其它零件或者物體進(jìn)行搭配體驗,可以在投入正式生產(chǎn)所需的昂貴工具和設(shè)備之前了解該零件或產(chǎn)品的更多信息。等待3D打印機(jī)花10小時到12小時生產(chǎn)一個原型,比等待數(shù)天甚至數(shù)周建模車間手工制作樣品要靠譜的多。

　　3D打印對于生產(chǎn)單件或小批量對象是非常好的工具,例如:不再生產(chǎn)的過期備件,特色產(chǎn)品和藝術(shù)作品。

　　3D打印的用武之地

　　在醫(yī)療領(lǐng)域,定制替換人造髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)變得越來越普遍了,3D打印在這個領(lǐng)域似乎特別有前途。也有研究使用3D打印制造其它生物結(jié)構(gòu),這方面也很有前景。

　　打印復(fù)雜幾何形狀的大部件可以降低單個零部件的數(shù)量,也可以帶來強(qiáng)度更大、重量更輕的特性。GE已經(jīng)在使用3D打印機(jī)生產(chǎn)復(fù)雜噴氣發(fā)動機(jī)零件,該零件是一種3D火箭引擎噴射器,已經(jīng)通過了NASA的一項主要測試。美國航天局官員認(rèn)為,它可能預(yù)示著推進(jìn)系統(tǒng)制造的新時代的到來。

　　遠(yuǎn)程打印服務(wù)部件也是非常有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域。試想我們在人力難以到達(dá)的位置安置一臺3D打印機(jī)就可以工作了,這是多么方便的事啊。言歸正傳,3D打印機(jī)可能是設(shè)備制造商需要維護(hù)小批量備件庫存的有效解決方案。有了3D打印,所需零件的數(shù)字文件可以由經(jīng)銷商或者維修技術(shù)人員下載后打印,在打印機(jī)更加普及以后,客戶可能自己就能打印零件了。將來會出現(xiàn)更多3D打印實體店,提供的服務(wù)就像在海底撈打印上傳的照片,或者像在任何快印店打印一份電子文檔一樣。