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3D打印:开创制造业新格局

九月 20, 2018 | I-Connect007
3D打印:开创制造业新格局

Scott Schwarz是 Fisher Unitech公司快速技术部高级销售代表,在最近举办的密歇根SMTA技术论坛上,他接受了I-Connect007技术主编Happy Holden的采访,共同讨论了先进的3D打印技术应用。

Happy Holden: Scott,可以向我们的读者介绍一下你们的公司吗?

Scott Schwarz:我在Fisher Unitech公司工作10年了,一开始我的工作是现场技术维修,后来转做销售。Fisher Unitech公司的主要业务是Stratasys 3D打印和Artec 3D扫描。其他业务还涉及SolidWorks和Mastercam的3D CAD。我们公司以产品为导向,积极参与客户应用类产品的研发。我负责的区域主要集中在密歇根东南部。我的客户涉及汽车供应商和OEM团队。

Holden:你的技术演讲中都有哪些亮点?

Schwarz:我们讨论了一些高级应用,这些应用在汽车制造领域产生了很大影响。例如注塑成型到概念建模等应用,以及压铸元件和结构实物模型。我们的技术在不同行业有各种不同的应用,我们想做的就是把这些技术带到前沿领域,让人们看看产品的背后都隐藏了哪些神奇的技术。这些高级应用都是由我们的客户所设计,Fisher Unitech或Stratasys所做的就是帮助他们成功实现具体的应用。我们和战略伙伴共同合作研发并逐渐完善。

Holden:你见过各种各样的项目,人们对其中哪些项目比较感兴趣?

Schwarz:我主要负责汽车行业的销售。3D扫描的出现让我们有机会打入医疗市场。3D打印市场的特点是产量低、复杂度高,我们将其称为“加成法最佳契合点”。世上没有两个人是完全一样的,所以这种技术非常适合加成制造或3D打印。在人体使用的假肢和预先计划的手术/手术指南方面,这种定制化将发挥很大的作用。还有很多与我们间接合作的公司正在研发生物打印技术。在这项技术中,我们采用人造T细胞并将DNA导入细胞来创建个体使用的组织样品。这是个不断变化的市场,从医疗领域到航空领域再到消费品和汽车领域,使得3D打印在每个领域的应用都有所不同。

 

CUDA 3D Printed Underwater Jetpack Source: Archie O’Brien

 

Holden:这些塑料制品是否适用于样品或者是在短期内能够代替金属铸件之类的部件吗?

Schwarz:铸件是一个比较棘手的问题。在我看来,我们公司在夹具应用方面有着非常大的影响力。像组装夹具、焊接夹具这些领域,我们的耐热、耐化学材料已经取代了很多传统的金属治具。对我们的客户而言,时间和成本的影响是最大的。在过去,不论是预生产还是实际生产,制作金属治具都是非常昂贵的。尤其是对预生产而言,这个过程只是为了验证概念。我们在这些领域之所以能具有很大的影响力是因为我们的治具只占成本的一小部分,而且周转时间相当快。代替金属治具的夹具市场是我们对制造业影响力最大的领域。

Holden:如今的市场产品上市时间非常重要,从财务的角度来看,3D打印是否有助于加快产品上市时间?

Schwarz:这是当然的。从时间的角度来看,我们用3D打印领域所做出的部件非常重要,因为它可以尽早发现导致生产周期延长的设计缺陷。我们可以用更快的速度完善设计,有助于提高产品寿命周期。我们还可以利用这项技术在投入生产之前就拿到部件。这样不仅可以发现设计缺陷,还能够测试产品的外形、装配和功能,尽早完成概念验证。在过去,需要等工具制造完成或生产出内部的治具之后,再来证明产品生产是否可行,这是预生产的一个缺点。

Holden: 这些材料当中是否包含挠性材料?

Schwarz:是的,我们的确通过采用该技术的两种方法制成了不同的挠性材料。一直以来,我们有一种叫做PolyJet的挠性材料。对于PolyJet方法,我们采用的打印方式可以让多种材料应用在同一个结构中。我们可以把他们所说的橡胶状材料和刚性材料混合放入一个实体模型当中,然后可以得到外部包覆一圈橡胶的刚性部件。对于FDM(Fused Deposition Modeling,熔融层积成型技术,简称FDM)方法,我们正在研究由FDM工艺挤压成型的真正弹性体材料。

Holden:我当时看了你的演示,机器把材料转换成了可溶材料。我想以后机器打印部件是否可以在其他打印好的部件上直接移动或释放出来。

Schwarz:是的。对于FDM和PolyJet 这两种方法,我们的辅助支撑结构都不仅可以像脚手架一样给任何区域内超过45°的部件提供支撑,还可作为从组件中分离可移动部件的材料。因为我们从一开始建造这个部件并且在中间引入支撑结构,我们就可以从实际模型中去除这个支撑结构,直接获得完整的工作组件,而不必形成独立的部件后,再进行组装。

Holden:考虑到这些情况,你认为这项技术会朝着什么方向发展?我认为它还目前处于发展初期。

Schwarz:讽刺的是,这项技术已经问世30年了。自Scott Crump于1988创建Stratasys以来,已经过去了三十载。所有这些应用一直都是以客户为导向的,所以这项技术在客户方的发展速度更快一些。我们确实看到材料在不断发展,变得越来越强韧,耐高温能力也在不断增强。我们现在正在研究的高端先进应用要比我们之前设想的高级很多。我们已进入了航空行业的终端使用部件市场。3D打印的终极目标就是在未来某一天能够用3D打印技术制造出供生产使用的部件。不论是医疗领域、航空领域还是汽车领域,我们认为这一天终将来临。也许对于汽车领域和消费品领域而言,我们还需要一段时间才能达成这个目标,但我相信这一天离我们也不会太远。

Holden:你想给客户提供一些信息或建议吗?

Schwarz:很多行业当中,有许多人都不愿打破现状,我们在和汽车行业的供应商交流时发现这一情况尤为明显。对于他们而言,将一直以来使用的金属制品替换掉,并且改变思维方式去尝试使用塑料元件,是非常困难的事情,尤其是那些本没有必要采用的金属部件。我们想要做的就是参与到其中、做出评估,然后,与客户从基础开始一起合作研发。我们想从那些有把握的部件、简单的部件开始,证明它的可行性,然后不断挑战极限。我们会到工厂里进行彻底评估,包括之前是怎样使用、我们的预想是什么样的、哪些方面可以节省成本,以及我们能达到的极限是什么。这才是真正的试验过程。

Holden:是否出现过这样一种情况:你一开始使用PCB或FPC,之后用3D打印技术将其制作成为3D打印部件成品的组成零件?

Schwarz:我们只是稍稍涉及到了这种情况。我们有一种材料叫做ABS-ESD7,这是一种静电耗散材料。它本质上是一种含有碳纳米颗粒的ABS材料,因此具有静电耗散性。我们确实曾经和一家公司合作将电路板用3D打印到ABS部件当中,但因为ESD7还没有获准应用于这种级别的汽车部件生产,所以只能应用于样品制造。我还是要强调从材料的角度来看我们还处于初期阶段,但随着不断发展,我们会让这些材料越来越接近实际生产要求的级别。你会看到这些应用会随着材料的进步再次回归,而且汽车元件中的走线都将会消失,越来越多的电线将被印制到3D打印的部件当中,然后安装到汽车内。

Holden:印制电子行业在不断发展,其中绝缘体和导体已经开始印制生产了。这些材料和你的机器兼容吗?这样就能形成共面多级印制电子产品吧。

Schwarz:可能以后会出现这种技术。不得不说,我们目前还没有很多电力专用材料。我们确实参与第二个供应商Desktop Metal合作,制成了一些金属材料。Desktop Metal刚刚成立一年半,我们的合作还处于初期阶段。他们正在尝试用3D打印版的MIM(金属注塑成型技术)来代替原先的技术,这与传统MIM技术之间的对比肯定会非常有意思。目前Stratasys只有ESD7,我相信今后会研发出更多含有纳米复合物的材料,这种材料应该可以打开3D打印技术在其他领域的应用大门。

Holden:我们会继续关注3D打印。3D打印有无限潜能,我们都期待此技术快速发展并且被广泛应用。谢谢你,Scott。

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Scott Schwarz

Fisher Unitech 快速技术部高级销售代表

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#3D打印 

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