重要專業說明: 這是作者根據出版時可用的來源和範例編寫的檔案文本。它不是目前的技術規範、安全說明、投資建議或對上述公司和產品的當前能力、速度、成本或狀態的確認。目前積層製造的每個應用都需要檢查製造商的當前文件、材料特性、職業安全、智慧財產權和適用法規。

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需求、技術和生產

使用3D印表機製作物品的新技術也要求我們重新審視該技術、其對生產的影響以及可能的新趨勢和組織生產的方式。

大多數涉及工業領域(以及許多其他領域)的文本實際上都以這樣的結論開始:“當今的技術(醫學、化學等)如此先進,以至於…”

正如過去發生的那樣,這句標語當然會保留很多年,而且很可能會比我們更長久,因為事實上,在我們閱讀本文的那一天,人類社會從未如此發達,但不會,明天也會如此。

確實,人類每天所創造的需求都不同,每一種需求都催生出新的需求,而新的需求一定比前一個需求更完美、更好。如果您將這些需求放在例如的背景下從電腦製造業的角度來看,我們會發現五年前甚至更早的一台電腦可以完成我們所有的工作對我們來說已經不夠了(新的需求需要更完整的軟體,這進一步需要硬體等)。具體來說,英特爾創始人之一戈登·摩爾描述了這一現象,他說計算機的性能每18到20 m秒就會增加一倍,這就是為什麼這條定律被命名為摩爾定律。所以今天我們的手機包含的運算能力比整個 NASA 組織1969還要多。將兩個人送上月球或例如與過去十年的單一大型電腦相比,消耗更多計算資源來模擬三維情況的視頻遊戲(Kaku,2011)。

這裡有兩件事應該立即分開。計算機無法滿足當今的日常需求,但從另一方面來看,如上所述,計算機足以將人送上月球。因此,科學的進步不再依賴速度。處理器,並且非常重視其他分支,這可能會阻礙進展。簡而言之,科學與電腦進行雙向通訊並使其適應自身。

然而,需求並不是「推動」人類前進的唯一因素。人類創造的慾望,無論他是否需要,都為各行各業開闢了一個全新的空間,競相為他提供他想要或他想要的東西,而人們卻沒有意識到這一點。我們不能忘記行銷,它支持整個故事,因為它實際上是我們的需求,也是我們離不開的東西,而不僅僅是我們不太需要的慾望。當我們也將人視為一種社會和文化存在時,他想要與他人不同,並形成自己的身份,以反映他的內在精神狀態(這在某種程度上既是一種需要,也是一種願望),我們就會從例如顧客的角度得到一幅非常複雜的當今顧客的圖景。想要出售其汽車的公司,該公司必須花費大量資源來研究和製定其報價,甚至不參與該汽車的生產。

那麼如何生產該產品,使其成為某人想要的東西?它是什麼樣的研究?進行研究的最佳方式是什麼,以便它反映客戶的真實願望,並且有人會購買某種東西,而不會使它滯留在庫存中並失去價值?製造產品的最好方法之一就是讓客戶說出他對產品的期望,然後我們可以確定我們會把產品賣給他。當然,問題的另一面是如何用盡可能少的資源來實現這一切,同時尊重每個客戶。

批量客製化

第一個回答這個問題的是新生產方法的倡導者。大約二十年前出現的方法提供了一種思維方式和組織生產的哲學,以尊重所有這些要求,同時找到滿足這些要求的解決方案以實現互惠互利。因此,生產每個客戶想要的、可以支付的產品並賺取利潤。這種方法稱為大規模客製化。該硬幣是由英語單字mass(品質、大量、眾多)和customization(調整)創建的,翻譯過來意味著大規模定制,即在大規模生產中個性化產品的可能性(根據Suzić,2014)。

今天生產

生產方法有很多種,但目前發展最快、應用最廣泛的一種是客製化。當談到客製化時,它總是與我們所處的時代有關,與客製化相關的假設主要是它規定了最好的生產方式以及如何進行產品設計和生產。客製化並沒有規定哪種生產方式最好以及如何創建產品。客製化是一種方法和思維方式,生產的最佳方法和最佳實踐只是這種方法的結果,並且通常是在生產(創作)中應用這種思維的決定。

所有成功的公司都遵循這種方法,並建立了成功的系統,利用這些系統來組織生產,以便最好地回應市場。提到定制是為了表明需要按照減少生產中相對於輸出尺寸的輸入尺寸的方向來組織系統,因此它作為一種方法發揮了非常重要的作用。

這為產品的創造方式帶來了重大變化,但核心的生產方式仍然沒有改變。只有更好的組織才能提供。

添加和減少材料

以前的生產是基於走料的原理。實際上,這意味著取出尺寸大於最終產品尺寸的工件,並從工件上去除材料,直到工件達到最終尺寸。這種生產方式在當今的製造業中仍然占主導地位。當然,也有例外,例如透過鑄造、吹塑、壓花等製程獲得的產品,但這些方法並沒有在產品成型方面給予足夠的「後續」自由度,而是受到前期準備工作(模板、材料結構等)的限制。

3D印刷提供的生產方式與上述方法正好相反,是透過添加材料來生產的。這種生產方法是基於添加材料直至獲得最終尺寸的原理。

3D印刷

直到幾年前,這種方法看起來還像科幻小說,但正是工程技術促成了這種類型的生產。在三維列印中,物件是透過連續應用多層材料來創建的。它可以使用多種不同的材料來生產具有不同機械和物理性能的零件和組件(維基百科,2015)。

如果我們深入探討3D列印的本質,它可能自「液體材料」時代就已存在,但工程學促成了這樣一個事實:CNC [1]機器和普通擠出機(可以推動一些材料)的組合提供了創建三維物體的可能性,如圖1所示。

CNC工具機和經典塑膠擠出機的組合

圖片 1 - CNC工具機和塑膠擠出機的組合(CNC紙板切割,2015)(世界上有什麼新鮮事3印刷? ,2015) (3數位印花,2015)

當然,隨著時間的推移,已經開發出更複雜的此類方法和連接應用層的技術,不斷獲得更好的表面效果,引入新材料,並且改進了印表機本身的結構。我們還應該提到當時推出的Carbon3D公司的印表機,其建造者受到電影「終結者2」的啟發,其中從液體樹脂中提取的物體被成型(圖2)。正如這款印表機的創造者之一 Joseph DeSimone 所說,3D 列印機實際上是 2D 列印機,一遍又一遍地重複這個過程,而這個過程在當時需要很長時間。該印表機「簡單地」從流體中拉出整個物體,在光的幫助下預成型,並且根據當時的來源,提供了 25 到 100 倍的列印速度(Carbon3D、2015)。

3D 列印過程中由液態樹脂形成的物體

圖片2 - Carbon 3D 列印機3D 的工作原理。 (碳3D、2015)

3D印刷及製作

已經可以看到3D印表機的應用正在向工業的各個領域蔓延,因此已經有列印車身零件、車殼、餐具、衣櫃,甚至房屋和建築物等。例如波音公司今天為其飛機印製了超過20000零件(DICKEY、2015)。

隨著這項技術變得更便宜、更容易取得,該領域的專家預測,這種類型的生產將從工業轉移到客戶。借助 3D 列印機,人們將能夠創建自己的模型、修改現有模型並根據自己的需求調整產品。網路上已經可以找到很多免費模型,可以直接下載並列印。

然而,如果我們看一個平庸的例子,今天很多人家中都有「普通」的2D印表機,但仍然有影印機,甚至那些有印表機的人也用影印機列印。與 3D 列印機類似。造成這種情況的原因有很多,其中一些是:

  • 經濟原因,因為批量生產仍然比單獨生產便宜;
  • 更好的完成度,這是大多數人作為專業人士所沒有的條件;
  • 了解材料特性、構造和加工軟體;
  • 個人的創造能力;
  • 印表機的實體限制。

在滿足客戶需求方面,3與基於去除材料的傳統生產相比,D 列印提供了無限更大的可能性,可以使產品適應客戶的願望。但從生產者的角度來看,它可以實現無多餘(浪費)材料的生產,減少機器數量,降低倉儲成本等。而且,上述客製化還有空間,可以提前生產產品平台,在上面列印所需的形狀,並額外滿足客戶,交貨速度等。此外,留下未完成的產品的可能性也將打開,它將交付給客戶,並且客戶也將能夠使用他的印表機列印產品。

以下是獲得的幾個示例3印刷中的D

附錄1 - 中國公司WinSun,專門建造房屋3D科技,「印刷」出第一棟多層建築

歷史實例的外觀3D技術

圖片 3 – 印刷建築 – [http://svetzanimljivosti.com/zgrada-iz-stampaca-prva-visespratnica-po-3d-tehnologiji/](http://svetzanimljivosti.com/zgrada-iz-stampaca-prva-visespratnica-po-3d-tehnologiji/) 

一個歷史例子的內部結構3D技術

圖片 4 - 列印建築的內部 -http://kiko-unico.com.hr/hocemo-li-u-skoroj-buducnosti-printati-stambene-objekte-luksuzne-vile/

附錄2- Local Motors 公司生產的汽車上印有結構元件和車身部件3D印表機,然後在車上安裝附加組件

圖片 5 - 一輛零件被列印出來的汽車 -http://www.b92.net/automobili/razno.php?yyyy=2015&mm=01&nav\_id=946245

附錄3-3D步槍和手槍

圖片 6 -3d步槍-[http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2295283/3D-printing-gunsmiths-make-blueprints-available-free-download-granted-firearms-licence.html](http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2295283/3D-printing-gunsmiths-make-blueprints-available-free-download-granted-firearms-licence.html) 

槍形物品製作的歷史照片3D 列印

圖片 7 - [http://www.bbc.com/news/science-environment-22421185](http://www.bbc.com/news/science-environment-22421185)

附錄4- 3殘障人士用D臂

圖片 8 -3D臂-http://edition.cnn.com/2014/04/14/tech/innovation/carpenter-fingers-robohand-3-d/

應用說明: 歷史範例、預測、速度比較和公司聲明不能取代實際的技術和商業比較。製程的安全性取決於機器、材料、通風、溫度、加工、零件的用途以及具體情況的專家評估。

來源

3D列印。 (2015、414)。摘自維基百科,自由百科全書:http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing

碳3D。 (2015、045)。取自Carbon3D | CLIP 技術 - 以可調諧光化學製程為中心的突破性技術,用於無層3D 列印:: http://carbon3d.com/

DICKEY,M.R.(2015、415)。 希望您信任3D 列印機 — 波音公司使用它們為其飛機「列印」零件。摘自《商業內幕》:http://www.businessinsider.com/

Kaku,D.M.(2011)。 未來的物理學.

數控紙板切割。 (2015、414)。取自 Elitesecurity.org - 網路論壇:http://www.elitesecurity.org/t415702-0

Suzić, N. (. (n.d.). 諾維薩德。

_3D 列印世界有什麼新變化? _ . (2015、414)。由 Brit + co 擷取:http://www.brit.co/3d-june/

維基百科。 (2015、0412)。 3D 郵票。取自維基百科:http://sr.wikipedia.org/sr-el/3%D0%94_%D1%88%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B0


[1] CNC(eng.電腦數控)是一種使用預先輸入的座標進行運動的機器,這些座標根據觀察到的座標系中的所需位置進行輸入。