3D打印技术热炒已经有一段时间了,从3D打印食品到3D打印裙子,从玩具到汽车,我们都见过不少。但是真正把3D打印出来的东西拿到工业应用,通过严苛的检测标准的还很少见到。
如今,GE宣布首款3D打印的商业喷气发动机零部件,已经通过美国联邦航空管理局(FAA)认证。这种拳头大小的压缩机入口温度传感器T25外壳由GE航空制造,将用于对400台波音777的 GE90-94B喷气发动机进行改造。这是3D打印零件第一次通过正规的商业标准认证,意义非凡。
3D打印的东西为何迟迟难以商用?
3D打印的新闻很多,但迟迟没有商用,这是3D打印的缺陷造成的。第一个问题是成本,3D打印出来的产品价格高的离谱,根本没有竞争力。第二个问题是材料,3D打印所用的材料 ,在成型之后,其性能是有限的,各项指标未必能达到实用性的要求。第三个问题是速度,3D打印出来的成品往往需要很长时间,无论是空气自然固化还是激光烧结,成型的速度都无法与传统的铸造、冲压、注塑相比,大批量生产难以普及。3D打印技术的这些缺陷限制了3D打印技术的应用范围。
为什么是飞机零件?
这次通过认证的零件简单说就是一个壳子,不是承力的部件,对强度要求并不太高。而从批量上来看,第一次只用于400架飞机的改造,在工业上看这个数量很少,恰好适合3D打印的特点。
在工艺上,T25外壳由钴铬合金的微细粉末进行打印,打印过程使用了直接金属激光烧结技术(DMLS),有时GE也称之为直接金属激光熔融(DMLM)技术。它使用一个200瓦的激光器去熔融超薄的金属粉末层。与更常见SLS 3D打印技术相比,DMLS技术不仅制造速度更快,也能够实现比SLS打印更好的金属属性。
而从结构上看,这个壳子外形相当复杂,如果采用传统的模具冲压或者数控机床加工都不太容易。
飞机零件成本不敏感,批量少,对强度要求低,外形复杂,这些特点几乎就是给3D打印量身定做的,所以GE就用了比较先进的直接金属激光熔融(DMLM)技术打印了出来,并且成功的通过了FAA的认证。
3D打印商用的前景
通过FAA认证,表示3D打印的零件已经进入到了航空领域的商用阶段,可以正式装上我们的飞机,而不再是科技新闻中的玩具了。不过,航空领域能够商用,是因为航空领域所需的配件批量少,成本不敏感,大众商品要用3D打印还是很难的,就目前阶段3D打印的商用前景更多在于工业设计和开发层面。
从商业前景看,在工业设计将被3D打印激活,设计的门槛将降低。而一些批量较小的订制零件成本也会降低,航空工业,汽车工业,装备制造行业都会从中受益。
对于普通消费者来说,除了飞机、超跑、游艇以外,直接用到3D打印产品的机会还比较少,但是3D打印带来的成本削减将让我们买到更好更便宜的商品。
未来
未来,3D打印的商业化,是3D打印材料与工艺技术进步的结果。当3D打印出来的产品各项性能指标达到要求,成本和速度能被市场接受的时候,3D打印就可以替代传统工艺制造各种物品。
3D打印飞机商用的飞机零件只是开始,未来3D打印技术将首先在飞机、游艇、超跑、奢侈品医疗器械等小批量的高端产品上商用,然后随着产业链的成熟,成本的下降,速度的提升逐渐普及到汽车、家具甚至手机这类大众产品,而3D打印产业链也将慢慢成熟,最终没有我们的身边几乎所有物品都可以3D打印,3D打印改变世界的时候已经为时不远。