3d打印能否颠覆现有的制造业,它会有什么短板吗

2020-4-1  

近年来关于3d打印的新闻是屡见报端,给人一种没有打不出,只有你想不到的感觉,而随着科技的发展,是不是真的有一天我们可以告别铁水钢包和机床电钻,只需要在计算机前拖动鼠标绘制三维模型,然后优雅地点一下打印,就可以大功告成了?

虽然3d打印是一个很好的技术,但是想要取代传统制造业,还真是有很长的路要走,或许永远也取代不了。

3d打印要面对的第一个问题就是尺寸精度,以制造cpu芯片为例,人们现在已经掌握了10纳米的硅工艺,那么3d打印能做到吗?我们目前能够找到的最好的3d打印机精度差不多是100微米,也就是1000纳米,这显然差太多,其实对于把材料融化,再堆积成型的3d打印来说,想要达到10微米以下的精度是很难的,原因是材料在喷头处形成的液滴直径大概就有10微米,而要用直径10微米的液滴来达到10微米以下的精度,那几乎就是不可能的。

虽然学术界有一些办法能够解决这些问题,但是到目前为止最高也只能够达到1微米,而且在学术界和广泛的商业应用之间,往往还有一个很漫长的过程,因此,仅就芯片制造这一个领域来说,短时间内想通过3d打印技术来挑战传统工艺,这是不太可能的。

3d打印面对的第二个问题就是材料受限。很显然,并不是所有的材料都能够3d打印出来。目前常见的3d打印机,是通过融化高分子材料再成形的,也有一些3d打印机可以打印特定的金属材料,这就引出了3d打印要面对的另外一个问题,那就是产品的性能,特别是机械性能。大众对于制造的理解可能往往只是一种用特定的材料实现一个特定的外形,从这种理解上来看,3d打印的确是很完美,然而在机械制造的业内人士看来,这当然不对。

在传统制造当中,人们对于材料的各种冷热处理可以在很大程度上改变材料的性能,比如说一个没有经过热处理的小锤子,可能硬度甚至还比不上钉子,那最后只能用来敲核桃。而现在的3d打印技术对于材料微观结构的控制可是极其有限的,对材料性能的控制那更是非常有限。所以,3d打印固然是很好的技术,但是技术并不是用来迷信的,人类的制造技术发展到如今,没有哪一种制造技术可以单打独斗地解决所有问题,我相信3d打印也不能够。

另外,3d打印和传统制造之间并不是你死我活的关系,没有必要非用一种技术去取代另外一种。3d打印可以是现有制造技术的一个非常好的补充和完善,同时3d打印更大的意义在于,让更多的普通人可以更方便的设计和制造自己的产品,而无需借助于工程。比如建筑设计师们可以快速的打印模型来验证自己的设计,艺术家们也可以更自由的创造艺术品,老师们可以更方便地把书本上的东西变成学生们看得见摸得着的模型,而孩子们也可以diy自己的玩具,3d打印也许真的可以改变世界,但或许不是以人们之前想象的那种方式吧。

(完)

编辑:中机分析
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