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工業制造
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制造方式的發展經歷了等材制造、減材制造、增材制造三個階段。
(1)等材制造,是指通過鑄、鍛、焊等方式生產制造產品,材料重量基本不變,已有3000多年的歷史。
(2)減材制造,是指在工業革命之后,使用車、銑、刨、磨等設備對材料進行切削加工,以達到設計形狀,已有300多年的歷史。
(3)增材制造,也就是3D打印 ,是指通過光固化、選擇性激光燒結、熔融堆積等技術,使材料一點一點累加,形成需要的形狀。
無論是等材制造還是減材制造,在工業制造過程中,產品的設計都會受到制造工藝的影響和限制,設計師并不能夠隨心所欲的放開想象,追求最理想的產品效果。隨著3d打印技術和傳統工藝的完美結合,工業制造變得越來越簡單、越來越高效;對于增材制造而言,任何產品數據,都可以通過3D打印的方式來實現,對工業制造領域帶來了革命性的變化。
工業制造 (圖2)
3D打印工業化
近幾年,工業設備和機械制造商生活在兩個世界中。他們正在大力擁抱具有傳感器和執行器等功能的數字連接,這些功能可與其他機器和計算機網絡交換關鍵數據。同時,這些公司中的許多公司還必須為使用壽命較長的現有設備提供大量服務和支持,而這些產品可能已經在數十年前投入使用。
從農業機械原始設備制造商,工業卡車和拖拉機制造商到油田機械和其他工業設備的制造商,公司都可以進入數字時代,而無需借助數字制造就放棄現有設備。
3D打印更適應按需制造的趨勢
安永全球增材制造主管弗蘭克·瑟森說:“從數量和成本的角度來看,3D打印仍無法取代傳統的大規模生產,但在重新設計零件以實現附加功能方面,或者將一組零件集成到一個更復雜的零件方面,3D打印有獨到的優勢,從而進一步推廣量身定制的零件或應用。 ”
3D打印技術是分布式制造的核心。3D可打印材料的范圍不斷擴大,不僅限于塑料,還包括金屬、樹脂和陶瓷。與傳統的成型、機加工和鑄造工藝相比,3D打印技術可以實現更復雜的幾何形狀。盡管增材制造技術已廣泛用于原型制作,但2019年的一項調查報告稱,越來越多的制造商已開始使用3D打印進行全面生產。從數字文件直接3D打印原型或零部件的能力催生了新的制造即服務(MaaS)業務模型,使制造商可以拓展按需制造的服務以便來獲得運營靈活性并降低業務成本。
3D打印不會取代現有的傳統制造技術,但它將成為與傳統減材制造方式并駕齊驅的新工藝。靈活的產品定制能力更適合不斷變化的消費者需求、更低的庫存和物流成本需求,并且具備更接近需求的生產能力以及更短的交貨時間。而這些只是分分布式生產環境所提供的部分好處。
工業制造 (圖3)
工業制造 (圖4)
工業制造應用方向
3D打印技術是對傳統工藝的補充,常見的應用方向包括:
■模具加工和修復;
■工裝夾具加工制作;
■復雜零部件的小批量或批量生產;
■ 殼體的加工制作;
■ 泵類零部件;
■油氣提取設備零部件;
■通用設備儀表零部件加工;
■利用逆向工程對殘缺零部件的加工制作或修復等。


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