【3D打印高端演講】美國Drexel大學(xué)Jack Keverian：3D打印的挑戰(zhàn)和機(jī)遇

【導(dǎo)讀】 6月下旬，世界3d打印大會在青島舉行。南極熊3D打印網(wǎng)也到了現(xiàn)場進(jìn)行了大量的報(bào)道，詳情請看南極熊報(bào)道 http://www.dddyin.com/forum-103-1.html 。南極熊作為一個(gè)3d打印的專業(yè)媒體平臺，一直致力于推動中國3D打印行業(yè)的發(fā)展。希望下面的一些內(nèi)容對大家有所啟發(fā)。


Jack Keverian：大家早上好，今天想給大家介紹幾個(gè)所選的增材制造過程當(dāng)中的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，我是Jack Keverian，來自于美國Drexel大學(xué)。給大家介紹一下我的資質(zhì)，為什么可以來講3D打印。在這個(gè)過程當(dāng)中，我有25年的經(jīng)驗(yàn)，我以前在GE工程部門，后來是美國Drexel大學(xué)的教授，之后我成為了一個(gè)3D打印的倡導(dǎo)者。在這個(gè)大學(xué)我也是教這個(gè)課程的，這么多年我這個(gè)課程從這個(gè)原形轉(zhuǎn)向的快速的部件的制造這些話題，我也是在中國，在92年的時(shí)候第一位3D打印的演講嘉賓，在96年和2004年都演講過，而且我也在阿爾尼亞對這個(gè)話題進(jìn)行了演講，我也是3D制造協(xié)會的會員。

我在95年的時(shí)候，從Drexel大學(xué)退休，我們要和當(dāng)前的大規(guī)模的制造業(yè)流程來進(jìn)行對比，我們現(xiàn)在這個(gè)生活的標(biāo)準(zhǔn)也是規(guī)模經(jīng)濟(jì)的一個(gè)結(jié)果，也是大規(guī)模的制造，我們?nèi)粘５漠a(chǎn)品帶來了生活質(zhì)量的提升。產(chǎn)品大規(guī)模的生產(chǎn)，是基于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，可以相互更換的，可以更替的這些部件。其實(shí)最早的大規(guī)模的生產(chǎn)可以是最受到中國歡迎，戰(zhàn)國時(shí)期中國已經(jīng)有了一些大的制造的過程。

可以看到SLA，后來它把所有的層都進(jìn)行了固化，實(shí)現(xiàn)了整體的打印，這個(gè)過程需要軟件的開發(fā)，建立起數(shù)字的模型。這個(gè)多層的結(jié)構(gòu)，這里面有很多的挑戰(zhàn)，在很多的制造過程當(dāng)中都應(yīng)用了它來生產(chǎn)零部件的設(shè)備。增材制造有一些特殊的特征，這些部件達(dá)到一定的規(guī)模水平才可以實(shí)現(xiàn)。

我建議要發(fā)展的領(lǐng)域，我們要選擇一部分的規(guī)模和增材制造的領(lǐng)域，這樣才能夠促進(jìn)未來效益的提升。

我想給大家建議，我覺得全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析是非常必要的，在投入時(shí)間和資金之前，我們必須要選擇最適合自己生產(chǎn)的零部件。

這里面談到了我們應(yīng)用的這些大規(guī)模部件制造的領(lǐng)域。大家都非常的熟悉，所以我就不會一個(gè)個(gè)去讀，在我為大會提供的論文當(dāng)中，大家可以找到我們比較適用的零部件的清單。

現(xiàn)在這個(gè)3D打印其實(shí)它是最早的平面分層打印，它可以提供很多的大規(guī)模生產(chǎn)的基礎(chǔ)，這個(gè)部分呢，它是通過增材的方式，并不是去除材料的方式來進(jìn)行打印或者制造的。其中一些流程，它的一些特征其實(shí)可以是非常適用于零部件的制造，比如說像塑料部件的制造，還有工具和模具的制造，還有金屬件以及鑄件的制造當(dāng)中都可以使用到3D打印。

我們談到在這個(gè)塑料部件，它也是大規(guī)模生產(chǎn)零部件領(lǐng)域非常重要的部分，它的可用性以及材料的多樣性增加了初始的資本投入，最初的資本投入它最終能夠?qū)崿F(xiàn)成本的減少，也就是通過單位成本的減少實(shí)現(xiàn)了投資的回報(bào)。

在右邊我們可以看到增材的生產(chǎn)它的一個(gè)特殊的情況，首先我們要去開發(fā)新的材料，而且要開發(fā)出低成本的計(jì)算機(jī)控制的，沒有工具就可以生產(chǎn)相應(yīng)的零部件，還有將來要復(fù)制的機(jī)器，另外要開發(fā)一些生產(chǎn)力比較強(qiáng)的一些機(jī)床工具。

另外就是粉末的使用，現(xiàn)在所有的金屬件都是要大規(guī)模地生產(chǎn)，這就需要我們將來在利用粉末制作產(chǎn)品的時(shí)候具有非常好的高性能的物理特性。在這方面也是有一個(gè)最開始初始的投資成本，你必須要有一定的規(guī)模才能減少你每個(gè)單位產(chǎn)品的成品。另外增材制造也有一些挑戰(zhàn)。首先我們應(yīng)該增加它的密度，有的時(shí)候需要增加，有的時(shí)候需要減少。另外如何來開發(fā)一些低成本的計(jì)算機(jī)控制的自動增材制造的機(jī)器。有的時(shí)候我們可能是選擇逐層的打印還是燒結(jié)的做法，這個(gè)是需要我們在將來考慮的。另外還有一些模具，我們大學(xué)也在這方面做了一些研究，在論文當(dāng)中也談到了這一點(diǎn)。

另外這個(gè)模具以及鑄件也需要比較高的精度，另外一些鑄造的工具、金屬的模具都需要高的精確度。另外我們也需要考慮到成本的問題，特別是初始的投資成本和單位的成本，右邊是我們的一些機(jī)會，將來需要更加強(qiáng)調(diào)低成本的一些增材的工藝，另外要開發(fā)一些不是用激光的工藝，這樣的話才能更好地進(jìn)行制造。

現(xiàn)在我想來再強(qiáng)調(diào)剛才說過的一點(diǎn)，我們大規(guī)模的生產(chǎn)已經(jīng)成功了，因?yàn)樗�可以滿足大規(guī)模的市場。另外他也可以使我們標(biāo)準(zhǔn)化，減少成本，如果說對于某一個(gè)產(chǎn)品的需求少的話，我們的設(shè)計(jì)，大規(guī)模的生產(chǎn)工藝就可能會造成單位成品的成本過高，這樣的話就不利于我們的生產(chǎn)。大規(guī)模的生產(chǎn)在我們的文化的進(jìn)步方面有很重要的作用，這些工藝在我們的生活會產(chǎn)生非常大的影響，在今后也會繼續(xù)產(chǎn)生很大的影響。

為了要大規(guī)模制造定制化的產(chǎn)品，我們要減少相關(guān)的一些機(jī)床的工具，這樣的話，我們現(xiàn)在的一些做法往往是層疊地制造，將來我們要增加將來一臺打印機(jī)可以同時(shí)打印多個(gè)部件的能力，這樣的話呢，我們可以用計(jì)算機(jī)的一些輔助軟件來幫助我們達(dá)到這一點(diǎn)。如果說我們將來能夠做到這一點(diǎn)的話，我們就可以做一些牙套，用立體的SLA的技術(shù)或者其他的一些技術(shù)，在美國我們已經(jīng)做到了這一點(diǎn)。在新墨西哥我們每天生產(chǎn)4萬個(gè)牙套。