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3D打印與傳統工業可相輔相成

2018-12-03

澳门月刊 2018年9期
关键词:機器設計傳統

3D打印技術及其打印物料對傳統工業有何影響?兩者會否形成對立關係?

李宗津直言,首先要明白,3D打印技術是一種容易改變且製作精確的先進工藝,由繪製設計圖的軟件、打印的機器及用以打印的物料所組成,而不同的物料會配用不同的機器,所以這三方面往往是不可分割的,是一個有機的整體。

因3D打印技術的特別製作方式及性能,所以它有很多傳統工藝無法比擬的優點,在各個主要的工業界,都會產生比較大的影響,建築界、土木工程界更有革命性的變化,同時也會間接影響人們的生活、工作、娛樂的方式。

以建築業為例子,業界近年在不斷地考慮如何使建造智能化,當中智能化有一部分就是3D打印。在建築成本當中,建築模板佔很大一部分的比例。傳統的製作方式為工人先用木材、鋼材把大樓的結構、形狀限制好,再進行混凝土的澆注,模板在這之後需拆除,但模板以後也不能再用了;若是使用3D打印技術,可以先把模板打印出來,然後直接澆注混凝土,也不需要拆除,省時省力。而且用木頭和鋼鐵製作出來的模板,很難達到曲線標準;而這部分也可以通過3D打印技術來實現。如此一來,這個建築的立面、造型就更多的選擇;建築也不會過於古板或千篇一律,每一個建築都可以有不同的外觀造型。

但是,任何一門技術都不可能包攬其他技術所能做的事情,我們應該是要開發那些能夠充分發揮3D打印技術長處的物件,例如形狀複雜需要精確打印、且打印數量少的物件;有一些物件則不一定是使用3D打印技術來製造會最有效及簡便,不用硬把3D打印應用在沒有必要的地方。

陳烱南指出,首先要瞭解3D打印技術與傳統工業兩者之間有何區別,3D打印技術快速成型,但是不利於量產,因為一臺打印機的打印模式及範圍有限,批量生產需要的用料與時間,比起傳統工業來得多;而傳統工業生產模式的優缺點在於,一定要有模版才能生產,在做第一版的時間很長,但是做批量生產時很快。

產品由設計到投入生產的過程當中,3D打印的角色在前半段:產品設計、初版、修訂、再出樣版,可以用幾個小時或幾天時間,就能做出一個模具,使用3D打印技術會比傳統工業快很多;待確定了模版,再於生產線上作批量生產。兩者之間可以互補,這套模式目前亦在運用當中。

雖然現在亦有工業級的大型3D打印機器可支持量產,但與傳統的流水式生產線的產量相比,仍有一定差距。目前亦有外國大型公司嘗試研發如何利用流水線的方式,再結合3D打印技術來進行流水式生產,不過現在仍是實驗階段,將來是否能成功在工廠中實施仍是未知之數。因此,在可見的未來,3D打印技術的趨勢不是在量產方面,與傳統工業之間未有對立關係。所以,3D打印技術對於傳統工業是有好的、正面的影響,兩者是相輔相成的。

3D打印技術的特點是產量少、速度快,可用於傳統方式難以製作複雜零件,這是它的優勢,但它也有缺點。譬如需要按照不同的材料使用對應的機器,即使有公司開始研究複合材料,但因成本因素而未被普及;成品的顏色變化較小,完全取決於物料的顏色,全彩的3D打印機因成本高、效果不理想而仍未流行,不過相信這會是未來的一個趨勢。另一方面,因應3D打印機的列印模式,3D打印的成品會有橫紋的現象,就算再精細的機器也不能避免,這對於對產品有要求的人來說,或許是一個缺點,需要通過其他的儀器或人工作處理才可以解決這個問題。

林濤表示,在製造業方面,以往一件產品/零部件在設計後,需要經過漫長時間,價格昂貴的鑄模過程,才能夠生成一件實際的物件,這對設計過程非常不利。因為一旦鑄做出來的物件發現有錯誤或要改善的地方,在重新設計後,需要重新鑄造另一個模具,成本高、時間長,可能要用上一、兩個月或更久。

3D打印技術普及後,在完成設計時,利用3D打印機,只需用幾小時至幾十小時的時間,便可以生成該設計的實體物件,作為原型、示範品之用。直到確定整個設計沒有問題時,才進行鑄模及生產,這樣可省卻大量的時間及成本。現時的3D打印技術已經支援不同的材料、不同的大小的產品製作;甚至在打印以後可直接使用。

不過,3D打印技術不適宜用於大量生產;當模具完成後,生產零件的速度及成本,遠遠快及低於3D打印。因此3D打印技術有助於工業設計,加快設計及修改首辦模型之過程,但對傳統製造業應不會構成直接競爭及影響。

蘇健強透露,傳統製造業前期投入大,開發時間長,雖可滿足大批量生產,但很難實現個性化製造。而3D打印對產品的複雜性設計限制很少,可幫助人們提高個性化產品的生產能力。另外3D打印無需集中、固定製造車間,可零時間交付就近生產的特點也大大降低了個性化製造的成本和時間。由於目前3D打印無法完全實現傳統機加工製造技術所達到的精度,因此兩者暫時會以互補的關係共發展。但從長遠來講,3D打印技術到成熟階段,定會取代傳統製造。

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