3D列印與可增量性製造

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  • 4/17/2017

讓我們深入探討 3D 列印技術兩大支柱的第一項基礎。這一次要談點熟悉的主題,不但是我一再被問到的問題,同時也是大眾媒體經常誤解的地方,那就是 3D 列印與可增量性製造(additive manufacturing)的差異。

從前的做法簡單多了。大部分的 3D列印技術是用來實現快速成型 (rapid prototyping),而做出初期的產品模型 (mock-up)和概念模型,基本上則是為了支援設計和工程設計流程。這類模型的用途是模擬較傳統製程的成品,例如機械加工、鑄造和射出成型等。

然後有些人靈光一閃意識到,或許可以用相同的疊層製程來製作終端使用組件的成品。我們以往稱之為快速製造或直接製造。

問題是,任何在現場工作的人都知道,這種機器的速度一點都不快,其實,常常還慢到讓人受不了。但從前就是這個樣子:所謂的「快速成型」與「快速製造」,而真相則是設計和工程業界的小祕密。

後來,掀起了巨大的熱潮。

我已經想不太起來,是什麼時候開始的。大概是七、八年前吧,這一切源自於巴斯大學的 RepRap 計畫(當今許多桌上型 3D 列印裝置的搖籃),以及布魯克林 Makerbot的崛起 (現為 Stratasys 企業王國的一員)。

MakerBot 列印圓柱體,2010 年。畫面擷取自維基共享資源影片,Ncmazvin

隨著專利紛紛到期,入門級的快速成型機器如雨後春筍般冒出。當然了,快速成型是業界的專門術語,主流媒體需要一個新的詞彙。瞧,「3D 列印」就此誕生了。

然後,高階市場的設計人員想把他們的解決方案與兩大 ABS 擠製機區分開來,以便突顯兩者的截然不同。他們利用先進的雷射燒結機來處理塑膠和金屬,這種機器是以鎔製鈦粉的方式製作組件,而他們不希望自己的機器被誤認為印表機。

這一級別的供應商也努力讓他們的機器打進製造業,試圖取代 CNC 機械加工和射出成型等技術。因而,「可增量性製造」一詞就此出現。

現在也似乎就是這個局面了。3D 列印和可增量性製造。但或許應該處理一下最初的問題:兩者之間有何差異?

最簡單的回答是:在技術層面上,兩者的差異非常細微 (至少就我看來),而且取決於個別流程、機器及最終成品的應用。

基本上,3D 印表機都可以用來製造終端使用零件。問題在於:這些零件要用在哪裡。會是一個低解析度的塑膠尤達大師頭像,用來當作桌上的擺飾嗎?我會說這也算是 3D 列印。還是一個 iPhone 保護殼,成本是正常製程的三倍,但使用壽命卻只有一半?這大概也算是 3D 列印。

還是一個模具插入件,不但有複雜的幾何形狀,難以加工或進行火花侵蝕;也有內部保形冷卻管道,可實現更好的表面塗裝效果,每分鐘可使用 20 次?這叫作積層製造。還是一套直升機新組件,有助於減少必要工具,且經過複雜的材料特性化製程鏈和製造後測試?這也是積層製造。

懂我的意思了吧?

基本上,3D 列印和可增量性製造是同一件事,兩者都以疊層製造技術為基礎,各有各的強項和弱點 (端看材料和機器的水準)。重點在於:這些技術要投入什麼用途,以及要如何運用成品零件。必需重覆使用嗎?是在一般作業環境中使用嗎?還是放在桌上當擺飾?

說到底,這些都不重要。真正重要的是,我們要將這些流程、機器和技術運用在最理想的地方,不論是用在設計流程的初期、工程設計測試、製程或是成品。只要別用來做尤達大師頭像的筆座就好,畢竟沒人喜歡製造垃圾,對吧?

[結論:對於 CEO、工程師或自造者而言,可增量性製造技術都各有獨特的優缺點。請閱讀我們免費的 可增量性製造資訊圖表 一書,瞭解誰在使用可增量性製造技術、他們所遭遇的困難、以及 Creo聰明列印訣竅。現已開放下載]

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