一、概述

你首次 3D打印機(jī)這一術(shù)語(yǔ)時(shí) ，你可能不會(huì)想得太多。如果你像我一樣，你就會(huì)認(rèn)為它是能夠以 3D格式打印文件的打印機(jī) 。你可能認(rèn)為他們正在討論彈出式廣告，就像有些假日卡或兒童書(shū) ? 但是，當(dāng)新聞報(bào)道德克薩斯州的一位男子用塑料打印出來(lái)一把塑料手槍并且確實(shí)打出真實(shí)的子彈的時(shí)候，你就應(yīng)該注意了。

雖然 3D打印已出來(lái) 30年 以上 (3D打印機(jī) 由查克 ·赫爾發(fā)明)，但是只是在最近數(shù)年才引起媒體及制造商的關(guān)注。看似一夜成名不僅來(lái)自德克薩斯州塑料手槍這樣的噱頭，而且因?yàn)榇祟?lèi)打印機(jī)能夠打印不同材料。例如，金屬及水泥。只通過(guò)塑料絲打印樣品的時(shí)代一去不復(fù)返了，并且 3D產(chǎn)品的惡名正在變?nèi)酢?/span>

二、減材及增材制造

多數(shù)讀者都熟悉 CNC (數(shù)控)機(jī)械加工，或者減材制造，此類(lèi)制造已出現(xiàn)幾十年了。3D打印，或者有些人所稱(chēng)的增材制造，是減材制造的反義詞。CNC機(jī)械加工與 3D打印具有相似性 ，因?yàn)樗鼈兌伎梢圆捎?CAD軟件 ，并且都制造產(chǎn)品和樣品。但是，3D打印具有另外的優(yōu)點(diǎn)，例如更實(shí)惠并且需要更少的培訓(xùn)，特別是采用更新的軟件。

3D打印機(jī)的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是它可以將復(fù)雜部件作為單一裝置進(jìn)行打印。CNC機(jī)器完成的同樣復(fù)雜部件必須分開(kāi)加工，然后進(jìn)行組裝。并且 CNC 工藝會(huì)造成大量浪費(fèi)，而 3D打印沒(méi)有浪費(fèi)。

三、顛覆性創(chuàng)新

與以前的顛覆性創(chuàng)新 (例如 ，汽車(chē)的批量生產(chǎn)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)、互聯(lián)網(wǎng))一樣，3D打印過(guò)去也存在問(wèn)題。原來(lái)生產(chǎn)的物品只采用塑料，所有它們是易碎的，打印機(jī)較慢，并且它們的生產(chǎn)成本比較昂貴。

目前，中等價(jià)位的打印機(jī)可以通過(guò)多種多樣柔軟材料進(jìn)行準(zhǔn)確打印，包括各種聚合物。更昂貴的類(lèi)型可以通過(guò)各種材料打印優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品及樣品。

難怪 3D打印被稱(chēng)為顛覆性創(chuàng)新 ，因?yàn)樗鼘⒃陔S后 5年 一10年內(nèi)引導(dǎo)每個(gè)行業(yè)前進(jìn)。實(shí)際上，技術(shù)正在衡器行業(yè)內(nèi)發(fā)出沖擊。我詢(xún)問(wèn) 3D打印機(jī)時(shí)，喬納森·薩博，卡迪納爾衡器制造有限公司的營(yíng)銷(xiāo)副總經(jīng)理，回答：“對(duì)，我們有一臺(tái) 3D打印機(jī)。它是 MakerBotReplicator，并且我們的工程 師用它制造樣品件，作為代表，用以證明它們正在設(shè)計(jì)中，并且展示這些部件的裝配方式。在我們最后生產(chǎn)機(jī)械工廠(chǎng)的鋼、鋁或塑料部件前，3D打印機(jī)能夠迅速地、容易地產(chǎn)生其理念。”

此創(chuàng)新也正在進(jìn)入食品加工行業(yè)，因?yàn)閵W利奧公司最近宣布它正在開(kāi)發(fā) 3D 自動(dòng)售貨機(jī)，用戶(hù)可以用這種自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)自己的餅干。這是稱(chēng)重計(jì)量行業(yè)的兩個(gè)實(shí)例。在其它領(lǐng)域如醫(yī)藥也有巨大變化，這些領(lǐng)域?qū)?3D打印用于制造骨頭 、植入物及皮膚等物品。我相信媒體很快就有許多其它報(bào)道。

四、購(gòu)入 3D打印機(jī)適用于工業(yè)的 3D打印機(jī) 的目前價(jià)格從 2900

美元的臺(tái)式機(jī)到 250，000美元的高級(jí)打印機(jī)，前者可用于打印樣品和塑料部件，后者可用于打印金屬部件及成品。這些工業(yè)級(jí)打印機(jī)的價(jià)格目前還較高，但是不久不會(huì)更新便宜，因?yàn)樵S多制造商，例如，通用電氣公司 (正在開(kāi)發(fā) 3D打印渦輪，用于其噴氣發(fā)動(dòng)機(jī))、波音公司、勞斯萊斯公司、西門(mén)子公司及其它公司都在進(jìn)行工業(yè)級(jí)打印機(jī)的開(kāi)發(fā)。為開(kāi)發(fā)這些 3D打印機(jī)投入的費(fèi)用將最終使它們速度更快，并且對(duì)中小型制造商更具有吸引力。

五、3D打印準(zhǔn)備就緒

在不久的將來(lái)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)衡器制造商采用此技術(shù)制造舊衡器的更換件。因?yàn)榇祟?lèi)部件不再生產(chǎn)，或者很難及時(shí)得到。此技術(shù)將使你文件下載到 CAD 中并且 在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)打印成品部件，或者對(duì)破損部件和／或其類(lèi)似部件進(jìn)行三維掃描，然后進(jìn)行輸出。3D打印機(jī)還可以用于制造獨(dú)一無(wú)二的部件或塑料外殼，用于獨(dú)特的定制衡器電子部件。

對(duì)于食品加工業(yè)的制造商，3D打印機(jī)正在用于打印巧克力糖果。比薩餅打印很快就會(huì)常見(jiàn)。還對(duì)生產(chǎn)夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)和打印，也可用于機(jī)器的混凝土安全墻或平臺(tái)。

六、巨型 3D打印機(jī) 一輪廓工藝

設(shè)想一下只用 16小時(shí)就完成一臺(tái)汽車(chē)衡的全部基礎(chǔ)工程，這能夠節(jié)約數(shù)千美元；不用模具就可以進(jìn)行水泥灌漿，并且只用幾個(gè)施工人員就能完成整個(gè)工程，這種情況很難實(shí)現(xiàn)。根本不是如此在 10年 內(nèi)，這種假設(shè)情況就會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。不僅對(duì)汽車(chē)衡秤臺(tái)，而且對(duì)料斗、磅房和整個(gè)建筑物結(jié)構(gòu)甚至墻壁中的管道工程孔進(jìn)行制造 (打 印)。在將來(lái) 3D打印機(jī)將成為建筑行業(yè) 的老黃牛。

在將上述情況作為虛構(gòu)拋棄前，請(qǐng)考慮 3D打印機(jī)，南加利福尼亞州大學(xué)就在如此進(jìn)行。從 1994年起，貝羅克 ·科什尼維斯教授 已開(kāi)發(fā)一種技術(shù)，通過(guò) 3D打印制造常用房屋。他將這種新技術(shù)稱(chēng)為輪廓工藝，并且制造了一臺(tái)大型機(jī)器人型 3D打印機(jī)用于校園中，這些打印機(jī)正在用于打印原尺寸水泥墻 (10，000帕斯卡)，并且正在開(kāi)發(fā)此技術(shù)。

科什尼維斯教授確實(shí)想幫助無(wú)家可歸者，并且輪廓工藝就是來(lái)自此需求。最初此技術(shù)用于向從家里搬遷的人員提供災(zāi)難援助，這些人員由于地震、臺(tái)風(fēng)、海嘯、火災(zāi)及戰(zhàn)爭(zhēng)而離家。但是在此后不久，輪廓工藝就會(huì)成為主流，并且有多種用途，用于實(shí)現(xiàn)此技術(shù)。

我們?cè)倩氐狡?chē)衡的混凝土基礎(chǔ)或地下基坑的實(shí)例中，并且看看 “比例增長(zhǎng)”型 3D打 印機(jī)在此用途中的作用方式。使用輪廓工藝時(shí)需要多少勞工并且可以節(jié)約費(fèi)用。

汽車(chē)衡在工廠(chǎng)內(nèi)進(jìn)行制造，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。汽車(chē)衡分節(jié)安裝在混凝土基礎(chǔ)上。汽車(chē)衡可以進(jìn)行安裝前，必須進(jìn)行多種準(zhǔn)備工作，包括挖掘、排水及混凝土。混凝土工程必須準(zhǔn)確，以便使汽車(chē)衡正確和水平地進(jìn)行安裝。如果汽車(chē)衡有秤臺(tái)，就必須有引道，引道必須進(jìn)行澆注，并且需要承包商遵守有關(guān)長(zhǎng)度和角度的特殊準(zhǔn)則。采用正常的車(chē)道水泥承包商不是最佳方式。實(shí)際上，如果你采用沒(méi)有混凝土澆注經(jīng)驗(yàn)的承包商進(jìn)行汽車(chē)衡安裝，就是在冒險(xiǎn)。

除挖掘以外的所有工作都通過(guò)輪廓工藝會(huì)如何。實(shí)際上，具有機(jī)器人能力的這種超大型 3D打印機(jī)能夠準(zhǔn)確地制造基礎(chǔ)墊層或基坑，作為汽車(chē)衡安裝的準(zhǔn)備。它不僅能夠完成基礎(chǔ)墊層或基坑，而且能夠完成磅房。這會(huì)節(jié)約多少時(shí)間和費(fèi)用 ?每次安裝它就能夠節(jié)約數(shù)萬(wàn)美元。

聯(lián)系了馬特 ·戈達(dá)德 ，美國(guó)聯(lián)合衡器公司 (密蘇里州韋布市)的副總裁，向他詢(xún)問(wèn)了準(zhǔn)備汽車(chē)衡安裝用基礎(chǔ)所需的時(shí)間。他們正在準(zhǔn)備卸載一臺(tái)新的卡迪納爾汽車(chē)衡用于安裝時(shí)，我就碰到了他。馬特先生回答：“對(duì)于地下基坑式汽車(chē)衡，安裝可能占用兩到四周。這取決于天氣，因?yàn)樘鞖馐侵匾蛩亍５牵谟泻锰鞖夂蛢?yōu)秀團(tuán)隊(duì)的情況下，也需要 10天 ～14天安裝控制及混凝土工程。”

我向他簡(jiǎn)單介紹了輪廓工藝以及輪廓工藝在將來(lái)可能影響汽車(chē)衡安裝方式的情況，他說(shuō)：“這太好了!第一天就能安裝衡器運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)和完成基礎(chǔ)制作，第二天將衡器安裝在基礎(chǔ)中，第三天就在衡器上面進(jìn)行灌澆。汽車(chē)衡在 l0天 內(nèi)就能使用，而無(wú)需等待 30天 ～45天。當(dāng)然，我認(rèn)為這種技術(shù)具有很大的優(yōu)點(diǎn)。”

我們沒(méi)有討論建設(shè)磅房，如果不采用預(yù)制房，建設(shè)磅房就可能需要數(shù)月。但是，如果衡器供應(yīng)商具有 3D輪廓工藝提供的機(jī)器人能力，就有機(jī)會(huì)為客戶(hù)建設(shè)磅房或者任何其它建筑物。

七、未來(lái)就是現(xiàn)在

3D打印在過(guò)去數(shù)年內(nèi)的跨越令人驚嘆。每個(gè)學(xué)科都已受到影響。在過(guò)去兩十年中，它從特殊制造過(guò)程發(fā)展為近 30億美元的行為。與許多新興技術(shù)一樣，3D打印在稱(chēng)重行業(yè)中找到了立足點(diǎn)。

衡器行為的早期巨大轉(zhuǎn)變一自動(dòng)平衡秤、復(fù)式杠桿、比例秤桿、稱(chēng)重傳感器一都有重量采集轉(zhuǎn)換時(shí)的支點(diǎn)。現(xiàn)在我們可以將 3D打印列入此清單 中。