[2013.04.27] 构筑长城的新砖石

2013-5-2 09:56| 发布者: migmig| 查看: 27292| 评论: 14|原作者: gg1122

摘要: 中国的叠层制造正在飞速发展

3D打印

构筑长城的新砖石

中国的叠层制造正在飞速发展

Apr 27th 2013 | BEIJING |From the print edition

虽然是周末，北京海淀区的一座小型工厂还在努力地运转着。厂里的八台机器正在忙碌地制造产品，最大的机器有厢式货车大小。然而这家隶属于北京隆源自动成型系统有限公司（亦称AFS）的工厂看上去就像废弃了一样。这是因为工厂使用的是叠层制造设备，即广为人知的三维（3D）打印机，可以一周七天，不分昼夜的无人化运转。

这些打印机需要管理员不定期的来为其加满粉末状原料，作为它们的“墨水”，或者取走完成的物品，但除此之外，这些打印机可以自行运转。它们一次一层的逐步构造物品，用激光以一种不会产生什么废料的方式将“墨水”在适当位置烧结，可以做出采用传统“削减”技术的车床、铣床、刀具不可能做出的形状。

虽然3D打印目前不能用于大批量生产（叠层造物比削减造物要慢），但3D打印非常适用于制造原型件，定制加工及小批量生产，因为改变规格时不需要每次都更换刀具，需要的只是更改控制打印头的软件而已。

西方国家引领了3D打印的发展，该技术还被巴拉克•奥巴马誉为复兴美国制造业的一种途径。3D打印或许能不负所望。让以前转移到像中国这样的国家生产的产品回到美国生产会带来复兴，但复兴的程度更难预料——因为中国也有自己的计划。

做好一切准备

目前AFS从事的是原型设计业务，其客户大多是需要将实验设计快速转化为金属实样的航空公司及汽车制造商。其设备料斗中的粉末是塑料，蜡及铸造用砂。完成品送到铸造厂，用来制作金属件砂模铸造用的模具。

据AFS的副总经理William Zeng称，制作一个汽车引擎原型所需的全部零件均可以这种方式打印并铸造，用时不到两周，而传统的机工车间需要数月时间才能做到——主要是因为许多组件需要手工制作。

AFS还有一块副营业务，即将其制造的激光烧结打印机出售给其它公司，因为这是一个飞速增长的行业。其某些设备的售价高达150万元人民币（约合25万美元），不只可以烧结塑料，蜡和砂子，还可以直接烧结金属。

实际上，中国最大的3D打印机（虽然不是AFS造的）也有此功能。该设备长12米，拥有者是北京航空航天大学的航空航天国家实验室。该实验室的首席科学家王华明最近在一次由高性能计算实验室（一家政府研究所）组织的数字制造研讨会上说，这个大家伙是为中国的商用飞机项目制造大型复杂部件的，该项目计划制造出可以与空客和波音制造的飞机匹敌的飞机。

这些部件包括钛机身骨架及高强钢起落架，制造这些部件所用的金属要求没有任何瑕疵，否则会导致部件无法使用。打印这些部件，而不用预制金属制作，将会是一项技术绝活，因此王博士的团队正在致力解决的棘手问题是激光将金属熔化后对金属重结晶的控制。

制造飞机算是机械工程中的高科技。但是3D打印在中国还广泛应用于其他市场：挤出熔融塑料的细丝来逐步构造出如玩具，手机壳及汽车配件等物品。位于北京市郊怀柔区的太尔时代（Tiertime）是该领域最大的公司之一。太尔时代生产一系列3D打印机，可以用丙烯腈，丁二烯和苯乙烯的聚合物“合金”（即ABS，乐高积木所用的材料）制作物品。太尔时代的打印机也常用于原型设计业务，但与AFS的设备不同，太尔时代的设备是置于设计师的办公室，而非工厂的车间里。有的设备小到可以放在桌子上。这让人们可以直接将自己的创意打印出来，而不用将创意发出去让别人制作。

太尔时代甚至还可以制造更小的打印机，叫做UP，售价不到6000元人民币。类似UP的个人打印机正在促进中国版“创客运动”的形成，即一批发现3D打印技术极大的降低了投产成本的业余爱好者及工艺品制造者正在纷纷建立小型制造企业。创客运动始于美国，但在中国的创客运动也在迅速发展。某些大城市现在正在举办创客展会。官方似乎乐于支持创客运动，某些官员谈及将3D打印机引入学校，激发学生从事工程职业的兴趣。

3D打印要想取代大批量生产还有很长一段路要走。但在中国，与在美国和欧洲一样，该技术正在改变开发和制造产品的方式。通过降低成本门槛，3D打印或许能创造出新一代的中国制造业企业家。

From the print edition: Science and technology