关于3D打印的为什么不能大规模工业化生产的原因

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/25 22:18:45


如果生产的规模达到消费产品的级别,对于金属,有冲压、铸造、锻造等技术,对于塑料和橡胶,有注塑成型技术。他们的先期投入高,但是量产成本低廉。而3D打印技术的成本和数量成正比,在产品的数量达到一个临界值,传统制造相对于3D打印高昂的成本已经被摊平,传统制造的成本将显著低于3D打印,生产速度也比3D打印无论是生产效率还是加工质量要高效得多。这也就是3D打印无法应用于大规模批量化的消费产品生产的成本原因。说白了就是打印和大批量印刷的区别。

3D打印如果想真正走进人们的生活,必须在消费产品上找到能“单个生产”的产品,才能在成本上击败传统的制造模式。

如果生产的规模达到消费产品的级别,对于金属,有冲压、铸造、锻造等技术,对于塑料和橡胶,有注塑成型技术。他们的先期投入高,但是量产成本低廉。而3D打印技术的成本和数量成正比,在产品的数量达到一个临界值,传统制造相对于3D打印高昂的成本已经被摊平,传统制造的成本将显著低于3D打印,生产速度也比3D打印无论是生产效率还是加工质量要高效得多。这也就是3D打印无法应用于大规模批量化的消费产品生产的成本原因。说白了就是打印和大批量印刷的区别。

3D打印如果想真正走进人们的生活,必须在消费产品上找到能“单个生产”的产品,才能在成本上击败传统的制造模式。
所以要想大批量生产还是传统制造
钛合金没法铸造

所以金属3d打印产业几乎都是在做钛合金
AAFox 发表于 2015-3-9 17:48
钛合金没法铸造

所以金属3d打印产业几乎都是在做钛合金
应该不是所有的钛合金都无法铸造,我就见过精铸钛合金部件。理论上,只要能融化的合金都能铸造吧?就看铸造出来的性能指标什么样了。
AAFox 发表于 2015-3-9 17:48
钛合金没法铸造

所以金属3d打印产业几乎都是在做钛合金
应该不是所有的钛合金都无法铸造,我就见过精铸钛合金部件。理论上,只要能融化的合金都能铸造吧?就看铸造出来的性能指标什么样了。
AAFox 发表于 2015-3-9 17:48
钛合金没法铸造

所以金属3d打印产业几乎都是在做钛合金
应该不是所有的钛合金都无法铸造,我就见过精铸钛合金部件。理论上,只要能融化的合金都能铸造吧?就看铸造出来的性能指标什么样了。
本来就没说要大批量,太多的东西只有小批量了。。比如花个十几年造个几千架飞机。
民用的话一般是拿来打版。
应该不是所有的钛合金都无法铸造,我就见过精铸钛合金部件。理论上,只要能融化的合金都能铸造吧?就看铸 ...
像31上的主框之类的大型复杂形状钛合金构件。3d打印反而成本低。
AAFox 发表于 2015-3-9 17:48
钛合金没法铸造

所以金属3d打印产业几乎都是在做钛合金
F22的主框就是分段铸造焊接的
整体铸造成本太高、
我兔最早爆出来的激光增材制造项目的王华明教授就说过,这种制造模式是用来制造几何形状过于复杂的高强度构件的比如钛合金构件,用原来的铸造——热等静压——机械切削工艺制造,像以外的F-15A那是标榜1、两吨重切削完只剩下1、200KG。而切削下来的碎屑是必须重新进行冶炼加工才能够重新使用的,而钛金属的冶炼成本一直是钛金属价格的大头。同时热等静压加工用的压机,开动一次成本也是非常高的,而哪怕是钱包厚如鹰酱,F-15能生产多少架分摊成本也摊不下来多少。
商用打印机和工业印刷机的区别、虽然不能完全对比、但是在大部分东西上还是可以适用的
你就这么想 虽然用传统方式单个看 制造一只锤子用的时间多 且繁琐
但是传统制造的方式可以在一台机器上完成快速重复的锻压 后面的工序可以以很低的成分同时对10把甚至更多一组的毛坯做处理、所以时间和成本反而降下来了

3D打印则是在一台机器上每增加一个激光成型元件则机器成本翻倍
且3D打印还分多种形式

所以困扰3D打印的还是所谓的“单位成本”和“单位时间”

传统加工方式并不能被3D打印取代。

3D打印一个衣服扣子再逆天、在注塑机面前都太慢了、同样的道理
而且、很多3D打印的金属成品 依然需要进行表面处理和热处理
比较胖狴犴 发表于 2015-3-9 20:50
我兔最早爆出来的激光增材制造项目的王华明教授就说过,这种制造模式是用来制造几何形状过于复杂的高强度构 ...
你知道你在说什么吗?
3D打印直出的东西强度稀烂无比。都需要热等静压做后处理。
你这段话到底是说3D好还是不好啊?
无盐者 发表于 2015-3-9 20:53
而且、很多3D打印的金属成品 依然需要进行表面处理和热处理
最典型的那些人JJYY什么3D打印的高强度,结果闹了半天都是做过热等静压以后的强度。
也不想想热等静压啥价格。单纯热等静压的价格的费用和耗时都比模锻高了。
3D打印居然还妄想批量生产干翻锻造。这人还能有起码的逻辑么?
瞎说,补丁。。。
3D打印要普及还要相当长的时间
去年在参加一个会议时顺手拿了个报告本子、里面有写“战场快速抢修方舱”什么的感觉兔子对3D打印的定位跟老美一样还是很准的嘛23333

同时也感叹一下3D打印这种换了几次名字的技术走了一圈还是回到了一开始的应用方向上

90年代激光成型技术在美国被凯迪拉克公司民用化了一下下、主要用于修复已经停产了的中古车的零件、比如严重磨损了的曲轴什么的
因为为了10几个甚至1个的已经停产零件重开生产线是很没必要的
王华明在钛合金的应用里也重点提过“再制造”的概念
3D打印在高成本设备零件的维修中还是有价值的比如飞机零件
或者说是前线装备保障什么的、

民用的话3D打印不应与传统制造方式对抗 而是涉足传统方式难以压缩成本的空间
比如DIY、这是很大的一个市场。
无盐者 发表于 2015-3-9 21:04
去年在参加一个会议时顺手拿了个报告本子、里面有写“战场快速抢修方舱”什么的感觉兔子对3D打印的定位跟老 ...
说白了,单件制造,或者是超小批量制造
用于研发打样或者维护。
用于批量生产纯粹是脑抽。

xtal 发表于 2015-3-9 20:56
最典型的那些人JJYY什么3D打印的高强度,结果闹了半天都是做过热等静压以后的强度。
也不想想热等静压啥 ...


老美当年攒F22时琢磨过、最理想是整个机身钛合金隔框用热等静压、结果当时他们没有那么大尺寸的热等静压能力,再去点那个科技树元老会显然不会同意
然后传统锻造方式材料损耗太恐怖且最大的问题是钛合金是真特么难切....
最后妥协了一下子把整体隔框分成几半做无余量精密铸造,然后激光焊
然后因为焊接位置得补强所以重了XXX千克这么回事.....
老王在书里的意思是你看你用3D打印不就妥妥的了嘛......但是罢....我觉得老美肯定是琢磨过这个事但是为啥不用肯定是有道理的....搞不好又是一脸盐汽水....
xtal 发表于 2015-3-9 20:56
最典型的那些人JJYY什么3D打印的高强度,结果闹了半天都是做过热等静压以后的强度。
也不想想热等静压啥 ...


老美当年攒F22时琢磨过、最理想是整个机身钛合金隔框用热等静压、结果当时他们没有那么大尺寸的热等静压能力,再去点那个科技树元老会显然不会同意
然后传统锻造方式材料损耗太恐怖且最大的问题是钛合金是真特么难切....
最后妥协了一下子把整体隔框分成几半做无余量精密铸造,然后激光焊
然后因为焊接位置得补强所以重了XXX千克这么回事.....
老王在书里的意思是你看你用3D打印不就妥妥的了嘛......但是罢....我觉得老美肯定是琢磨过这个事但是为啥不用肯定是有道理的....搞不好又是一脸盐汽水....
xtal 发表于 2015-3-9 20:55
你知道你在说什么吗?
3D打印直出的东西强度稀烂无比。都需要热等静压做后处理。
你这段话到底是说3D好 ...
好牛X呢,还“3D打印直出的东西强度稀烂无比。都需要热等静压做后处理。”,除非你能够证明王华明在说谎,要不就是你信口开河
比较胖狴犴 发表于 2015-3-9 21:13
好牛X呢,还“3D打印直出的东西强度稀烂无比。都需要热等静压做后处理。”,除非你能够证明王华明在说谎 ...
3D打印出来的东西罢、强度稀烂无比不至于、至少在钛合金这块儿不至于、比如AT4啊AT8啊之类的
问题是确实比锻造和铸造的在强度方面差了一点点,但主要是冲击强度
疲劳强度比锻造和铸造高、主要是因为3D出来的这个钛合金件儿在强度方面木有什么明显的方向性....
这个罢、也好也不好、说白了还是看你要干啥、
老王自己也讲了根据需要还是需要进行激光和喷丸什么的补强、而且3D还有一个好处就是你可以在一个工件的不通位置用不同的材料而不用担心连接问题...因为本来就是一层一层熔上去的.....但是罢.....钛可以、别的嘛....还是得大量的实验不是、问题是换了别的材料要切要削也方便不是
当然了、钢也可以打不是~这个我没看过资料不敢乱说、但是某型肯定是打印过一个的但我保证不是J15
AAFox 发表于 2015-3-9 17:48
钛合金没法铸造

所以金属3d打印产业几乎都是在做钛合金
钛合金当然可以铸造。 一般要真空炉熔炼。 我就铸过钛合金高尔夫球头,精密铸造。
无盐者 发表于 2015-3-9 21:20
3D打印出来的东西罢、强度稀烂无比不至于、至少在钛合金这块儿不至于、比如AT4啊AT8啊之类的
问题是确实 ...
好好讲道理理性讨论很好。另外还有作为一个构件,原来的整体铣、切削和焊接后产生的内应力以及焊缝金相结构缺陷等问题成为木桶上的短板直接把原有工艺制造的构件强度拉下来。而增材制造刚好是可以做到强度上的一致性
比较胖狴犴 发表于 2015-3-9 21:42
好好讲道理理性讨论很好。另外还有作为一个构件,原来的整体铣、切削和焊接后产生的内应力以及焊缝金相结 ...

那倒不至于、钛合金3D也是有缺陷的、
焊接补强和一系列强化工艺的根本就是为了保证结构强度、当然了、付出的代价就是重量
另一个、强度上的一致性这个观点其实有些伪、因为结构件是会因为结构而使应力集中的。
前面我也讲过整体强度是比传统低一些的、优势是疲劳强度高、所以做一些部件未必合适。
这也就是为啥引进了梯度区域的问题、
总的来讲一些大型结构件走3D打印的路数是对的、一些非承力部件走3D打印也确实减重、
某型机一个口盖一共需要21个零件、但是3D打印的话只要3个零件、减重是杠杠的...
你们一定不知道有个金8爷
最近有个打印房子的,不知靠不靠谱。看图片是用水泥一层层浇上去的,但我不知道钢筋怎么弄进去。
这话还是不要说的太早,3D打印刚出来时无用论也很多,现在呢?
比较胖狴犴 发表于 2015-3-9 21:13
好牛X呢,还“3D打印直出的东西强度稀烂无比。都需要热等静压做后处理。”,除非你能够证明王华明在说谎 ...
他那个什么所谓的强度图片上明明就有HIP的字样。
3D打印不需要代替传统压铸,而是做传统压铸做不到的事,比如增材制作超高强度轻质空心结构件,两者不是替代关系而是互补。
传统加工领域,3D打印最大的用途是制作模具和样品,这在设备的研发阶段和生产准备阶段意义重大
商用打印机和工业印刷机的区别、虽然不能完全对比、但是在大部分东西上还是可以适用的
你就这么想 虽然用 ...
没那个完全取代那个,只是一些高复杂的,生产成本很高的才会三地打印,一些比较容易的没必要,打印反而增加成本效率还上不去质量还不见得好,砖家不是早就说过,强度来说锻造大于打印,打印大于铸造,该什么工艺用什么工艺,没必要神话打印,就像数控机床不能完全取代传统机床一样


摘抄个关于 3D 打印和数控车床在制造速度和制造成本的比较:
1、3D 打印机的制造速度非常快,相对于数控机床速度上快了近 3~4 倍,尤其是在打印复杂造型的时候,这种优势更加明显。
2、目前由于增材制造的材料的研发难度大的原因,导致 3D 打印的制造成本较高,一般达到每克 10-100 元。
3、制造效率不高,尤其在金属材料成形方面,大约每小时 100-3000 克。


我觉得 3D 打印也许可以集成热等静压直接粉末成型来解决前面说的缺点,
比如
1、先用金属或陶瓷、玻璃 3D 打印出包套再装入冶金粉末直接加热加压烧结成型;
或者
2、或者使用多喷头直接打印出包套、可溶性支撑和冶金粉末形状,直接加热加压烧结成型;

反正一般的钛合金都会需要热等静压,不如模型成型的时候就降低成型要求只成型粉末,稍后交给热等静压粉末冶金,
这样就不需要昂贵的激光或电子束、离子束,甚至能沿用 ABS/PLA 塑料打印机(比如在类似 ABS 的耗材里掺入冶金粉末)或陶瓷打印机的技术来显著降低制作成本

虽然热等静压工艺的成本不比锻造低,但是反正用不用 3D 打印都是一样要上热等静压的,而且用打印提高制造速度扩大规模后不就能摊下楼主说的成本问题。

摘抄个关于 3D 打印和数控车床在制造速度和制造成本的比较:
1、3D 打印机的制造速度非常快,相对于数控机床速度上快了近 3~4 倍,尤其是在打印复杂造型的时候,这种优势更加明显。
2、目前由于增材制造的材料的研发难度大的原因,导致 3D 打印的制造成本较高,一般达到每克 10-100 元。
3、制造效率不高,尤其在金属材料成形方面,大约每小时 100-3000 克。


我觉得 3D 打印也许可以集成热等静压直接粉末成型来解决前面说的缺点,
比如
1、先用金属或陶瓷、玻璃 3D 打印出包套再装入冶金粉末直接加热加压烧结成型;
或者
2、或者使用多喷头直接打印出包套、可溶性支撑和冶金粉末形状,直接加热加压烧结成型;

反正一般的钛合金都会需要热等静压,不如模型成型的时候就降低成型要求只成型粉末,稍后交给热等静压粉末冶金,
这样就不需要昂贵的激光或电子束、离子束,甚至能沿用 ABS/PLA 塑料打印机(比如在类似 ABS 的耗材里掺入冶金粉末)或陶瓷打印机的技术来显著降低制作成本

虽然热等静压工艺的成本不比锻造低,但是反正用不用 3D 打印都是一样要上热等静压的,而且用打印提高制造速度扩大规模后不就能摊下楼主说的成本问题。
所以咱觉得对于怎么都需要热等静压的东西,用上 3D 打印后理论上没准真有可能降低大规模生产成本。

另外类似单晶涡轮那样的东西,也许什么时候 3D 打印技术发展了,也可以打印的方式直接可控生长出完整的涡轮形状单晶,而避开现在从选籽开始的“传统单晶工艺”
那倒不至于、钛合金3D也是有缺陷的、
焊接补强和一系列强化工艺的根本就是为了保证结构强度、当然了、 ...
金八爷?钛合金制造的?
AAFox 发表于 2015-3-9 17:48
钛合金没法铸造

所以金属3d打印产业几乎都是在做钛合金
大锻件的坯子不都是铸造的么......
然后锻造再切削再热处理,总之都是反复折腾。
3D打印首先就可以解决切削率高的问题——钛合金贵,减少切削率就能省好多钱。
如果激光增材技术能省锻造过程,那也是省工了。
曾经有人觉得手机壳子个个上CNC的是不现实的,因为CNC设备贵,抠个壳子还耗时。
但如今呢?业界都拿这个当卖点了。
怎么解决的呢?
无非就是搞专用CNC设备外加多搞几台而已.......
无盐者 发表于 2015-3-9 21:20
3D打印出来的东西罢、强度稀烂无比不至于、至少在钛合金这块儿不至于、比如AT4啊AT8啊之类的
问题是确实 ...
激光补强相当于热处理工艺了......
喷丸就相当于局部微锻打......
本身稀烂的话,不用指望靠这两个解决强度问题的。

美名扬 发表于 2015-3-9 22:11
最近有个打印房子的,不知靠不靠谱。看图片是用水泥一层层浇上去的,但我不知道钢筋怎么弄进去。
斜路而已,房子要快,就是预制钢架焊接+预制盒子房间插入,外壳再糊一层板材,齐活.......
整体打印的房子好像都不高。
而且、很多3D打印的金属成品 依然需要进行表面处理和热处理
呵,你说的真有趣。

模锻和铸造不需要热处理和表面处理?

还有底下那个xtal被人科普多少次了还能如此契而不舍地跳出来我也是醉了
无盐者 发表于 2015-3-9 21:20
3D打印出来的东西罢、强度稀烂无比不至于、至少在钛合金这块儿不至于、比如AT4啊AT8啊之类的
问题是确实 ...
原来疲劳性能提高一个数量级只是因为木有方向性。

原来都是等温静压的功劳。

看来以前做激光烧结的人都是脑子抽了,竟然想不到“等温静压”这么一个“绝招”,让王华明抢了先捡了个便宜。

哦对了,传统的激光烧结也没有方向性,那才真叫“强度稀烂”

比较胖狴犴 发表于 2015-3-9 21:13
好牛X呢,还“3D打印直出的东西强度稀烂无比。都需要热等静压做后处理。”,除非你能够证明王华明在说谎 ...
早有人N次证明他信口开河了,奈何这位脸若城墙,再有帖子他还要蹦跶出来也不嫌累