中航工業(yè)副總工程師、殲-15總設計師孫聰稍早時(shí)候在接受新華社專(zhuān)訪(fǎng)時(shí)透露,鈦合金和M100鋼的3D打印技術(shù)已廣泛用于新機設計試制過(guò)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(gè)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)的數字化立體技術(shù)。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(shù)的快速成型裝置,把計算機上的藍圖變成實(shí)物,在成本、速度和精確度上都遠勝于傳統制造技術(shù),其工作原理是將一項設計物品轉化為3D數據,然后采用分層加工、疊加成形,即通過(guò)逐層增加材料來(lái)“打印”成3D實(shí)體。與傳統的材料加工技術(shù)完全不同,3D打印具有仿真性強、速度快,價(jià)格便宜,高易用性等優(yōu)點(diǎn),是對傳統制造業(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(huì )上,一家美國公司用3D打印機當場(chǎng)“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(Enrico
dini)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(lái)不搭腳手架,不需要工人,就能蓋房子了。到那時(shí),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(kāi)發(fā)商。
眼下,恩里科正與諾曼·福斯特建筑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(shí)可以在月球上快速建造人類(lèi)基地。
從工序來(lái)說(shuō),
3D打印通過(guò)將材料層層電解沉積的方法直接制造復雜的塑料、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,可以不用傳統的大規模機床來(lái)制造小型的部件。
從消費市場(chǎng)來(lái)說(shuō),傳統的大批量制造生產(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)品都是標準化的,千篇一律,手工生產(chǎn)的個(gè)性化產(chǎn)品雖然地道,品質(zhì)精良,內涵豐富,但耗時(shí)巨大。而3D打印技術(shù)既可滿(mǎn)足人們越來(lái)越苛刻的對個(gè)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(lái)說(shuō),一個(gè)技術(shù)工人可看管數臺3D打印機,就像紡織工人看管織布機一樣,而勞動(dòng)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(yè)革命的領(lǐng)導者,繼續占據全球工業(yè)的制高點(diǎn)。
不過(guò),3D打印技術(shù)雖然給人類(lèi)帶來(lái)了新奇和進(jìn)步,但畢竟還在起步階段,有的還在實(shí)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。
3D打印制造神奇,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(guān)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;3D的CAD更加復雜精細,需要具有高超編程技術(shù)的專(zhuān)業(yè)人士操作。這樣的人才并非一般技術(shù)人員所能擔當。對于一般用戶(hù)來(lái)說(shuō),要學(xué)會(huì )CAD等制作工具并不那么容易。
從理論上說(shuō),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,即使只是復制個(gè)人設計,這類(lèi)行為仍然會(huì )產(chǎn)生知識產(chǎn)權問(wèn)題。而知識產(chǎn)權將成為較大糾結。3D打印被視作一門(mén)新興技術(shù),雖然法律對其知識產(chǎn)權問(wèn)題尚未做出明確界定,而完全復制他人創(chuàng )意的做法是不可取的。當3D打印機組合一個(gè)3D掃描儀時(shí),知識產(chǎn)權問(wèn)題將更為突出。掃描儀不僅可以復制外形,而且可以復制更為復雜的細節。這種行為要比抄襲專(zhuān)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(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(jià)格差不多。所以,對于大多數產(chǎn)品來(lái)說(shuō),不管打印多少件,價(jià)格都相差無(wú)幾。當然,相信隨著(zhù)3D技術(shù)的逐漸成熟,價(jià)格會(huì )慢慢降下來(lái)。
正因為3D打印還面臨諸多問(wèn)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(mén)和私營(yíng)部門(mén)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(dòng)制造業(yè)創(chuàng )新和增長(cháng),以求重新占據世界工業(yè)的領(lǐng)導地位。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(jiàn)3D打印的戰略意義。
中國經(jīng)濟要想在下一輪全球競爭中保持一定增速,當然非得發(fā)掘新的產(chǎn)業(yè)生長(cháng)點(diǎn)不可,而3D打印正是前景可觀(guān)的產(chǎn)業(yè),趁著(zhù)美國還在起步階段,我國理應奮起直追,搭上這輛高速列車(chē)。
這一次,我們有多少勝算?