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3D打印,是什么限制了你的发展?

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发表于 2015-10-31 09:35:58 | 显示全部楼层 |阅读模式

在过去的十年中,人们对3D打印的狂热增加了不少——但是,这种狂热的程度却超出了这个技术领域的创新和发展程度。就是说,3D技术应有的发展程度跟不上期望值。那要如何取得突破呢?日前,科技媒体TechCrunch刊文,对此作出了分析。

作为一个3D打印技术的研究员,我曾尝试过使用各种主流技术以及实验性的方法来建造3D打印机。我从中所获知的是,大部分这些技术通常都是由一些常见的材料、软件工程问题和机械系统所构成——几十年来工程师都这么做。

那么问题来了:为什么3D打印尚未能成为更可取的生产制造方式?为什么这项技术的失败率还是如此的高,而且再生性也如此的困难?很明显,这不是因为材料特殊或控制太先进复杂而造成的困境。而真正制约3D打印技术创新的是我们看待这些技术的方式:只把它看作单一的部件制造,而缺乏系统性。

能否包括各种生产要素?

我们不妨转换一下看待3D打印的视觉,将其看成是一个由各个部分组成的体系。这样,我们对其功能的认识就会发生变化。通常来说,我们会将一个生产体系划分为以下几个要素:

设计:指的是用户在使用其功能设计后将能实现些什么。

硬件:真正能实现物理作品的部分。

材料:包括树脂、金属、陶瓷、塑料或天然材料等,通过3D打印技术,这些材料最终将变成实在的功能产品。

软件:负责将设计数据转化成制造数据,包括安装在机器上的软件和向机器传送数据的软件。

通常来说,这个体系中最容易被忽略的是要素是每个领域直接碎片式的连接路径——为制造某个部件而制造,缺乏整体效率。陈旧的思维方式制约了我们真正实现3D打印潜力的进程。如果我们能够摈弃传统的思维方式,或许就可以真正将3D打印技术用到实处。

我们如今的打印设计还是围绕着老旧的技术。到了今天,所有被打印出来的事物都只是为了贡献另一种物体的制造过程而设计,比如为了制模。3D技术目前能实现的只是帮忙人们越过制模这个阶段,直接进入制造环节。但其实关于发展新的设计工具来改善工程制造,前人已做了很多努力和尝试,而始于立体制造的发展使得3D打印技术直到如今依旧像是老式生产的替补。

我们还是在建造快速成型机。目前的机器都是多面能手,但并不专长。作为快速成型机,他们只是用于完成各类制造工程中等级最低的共通部分。这导致的结果是,这些机器可以做很多事,但做得好的却极少。我们必须重新考虑设计这些打印机的目的,明确这些技术所能解决的生产生活问题。我们需要的是围绕需要解决的现实问题来建造一台3D打印机,而不是凭空制造了一台机器然后寻找一个适合的问题交予之解决。

硬件问题归根结底还是软件问题。除了关注现实生活中的生产应用,我们需要让这些机器能够利用软件。也就是说,我们需要“智能”的3D打印机,它拥有大量的监测传感器和互联网接入,以便监控和实时分析。比如Autodesk开源3D打印机Ember,其配置的传感器能够帮助机器在运转时自如地从故障中恢复,提高打印的可靠性,并能够实时回送工程进展报告。

材料:复合材料和细观结构

也许3D打印最伟大的能力之一是低成本实现多种材料的复合。被某些属性绑定的物质,我们称之为“材料”,比如木梁和纸张,根本上它们同属木质纤维。真正让它们形成区别的是这些纤维的组织结构模式。

3D打印的共同目标是实现从一台机器中打印出各种复合材料,一次性为项目实现多重制造属性。然而,细观结构材料技术允许我们获得更多单一材料之外的利用价值。相比较于对不同的性能便要依赖不一样的材料,设计师可以利用细观结构材料技术来创造一种拥有各种所需的性能特点的物体,这只需要一台机器及一种成份(改变基础成本的组织结构)。

这样一来,在材料合成上,3D打印将获得更高的灵活性和有效性。这是未来3D打印发展的新领域。

复合材料只是某些已知材料的特定范式

利用细观结构材料技术能够借助常见的物质制造出前所未有的材料

总的来说,3D打印已然走过了25个年头,回顾起来我们依旧取得不少进步,但我们还可以通过解放思维实现创新,推动3D打印实现质的发展。我们不能满足于利用一台机器制造出一种复合材料就说是极大的利用,这种想法制约下3D打印永远不会取得大的突破。此外,除了材料构造的创新,互联网连接及智能化也是大势所趋。目前,制约行业发展的不是核心技术,而是人们所持有的大局观。


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