雖然現(xiàn)在3d打印很熱,有很多企業(yè)和政府也紛紛上馬或推廣3d打印項目,但真正用3d打印做出產(chǎn)品的較少。這里面關(guān)鍵問題還是技術(shù)問題,打印速度和精度、打印精度和強度等相互矛盾的技術(shù)指標(biāo)困擾著制造商和最終用戶,當(dāng)然還有操作專業(yè)性強、原材料昂貴等問題,最終讓他們保持觀望態(tài)度。
在現(xiàn)階段技術(shù)條件下,3d打印的智能化及復(fù)合兼容技術(shù)非常有效地解決目前存在的弊端,大幅提升3d的性能。
1、3d打印控制方式智能化
目前國內(nèi)外大部分3d都采用“盲”打工藝,需總結(jié)大量的工藝數(shù)據(jù),成型工藝非常復(fù)雜,往往每一種形狀零件、每一種材料都需要不斷的試驗,幾乎每一層都需要總結(jié)出工藝參數(shù)。而且當(dāng)成型過程中出現(xiàn)異常時,系統(tǒng)無法識別,也不能自動調(diào)整,如果不去人工干預(yù),將造成無法繼續(xù)成型或?qū)⑷毕萘粼诠ぜ?,必須由?jīng)驗豐富的專業(yè)技術(shù)人員操作機器隨時觀察成型狀態(tài)才能做出較合格的零件,嚴(yán)重影響了金屬3d打印的普及性。
因此,筆者認(rèn)為3d打印機智能化非常重要,像人一樣,給3d打印機裝上“眼睛”是非常必要的,通過看外在物體狀態(tài)隨時調(diào)整人的姿態(tài)和行為,對于3d打印機來說,就是調(diào)整工藝參數(shù)。
因此,“智能識別和反饋功能”將是目前快速成型系統(tǒng)的迫切需要解決的問題,通過較簡便的工藝參數(shù)積累,讓3d打印設(shè)備自己去判斷,智能調(diào)整即可,讓復(fù)雜的快速成型工藝變簡單,更具有實用性和推廣性。智能識別系統(tǒng)將提供大量成型過程的數(shù)據(jù),希望通過實踐積累大量數(shù)據(jù),讓3d打印機變更“聰明”,最終通過軟件的開發(fā)讓3d打印機具備自學(xué)習(xí)功能,這樣的思路也就確確實實是3d打印系統(tǒng)需要具備的特征,同時也符合了機器人的特征。
從3d打印的基本工藝來看,他每一層每一點的堆積都是一個特殊過程,可控性差,和切削的機床大有不同,機床每一刀下去都可控,這就是他們將采用不同控制方式的根本原因。相比數(shù)控技術(shù),3d打印控制過程與焊接機器人系統(tǒng)更接近。
那么,模糊控制、實時調(diào)控將是3d打印控制技術(shù)的重要特征,因此,確切來說我們的選擇主控方式應(yīng)該選機器人,而不是機床,不管是6軸關(guān)節(jié)還是3坐標(biāo),控制方式?jīng)Q定系統(tǒng)類型。因此,從專業(yè)角度來看,“3d打印機器人”的稱呼更適合這個它,也符合它的發(fā)展方向。
2、增減材復(fù)合技術(shù)獲得高速高分辨率3d打印產(chǎn)品
對于高性能的金屬構(gòu)件,3d打印直接成型的光潔度和精度不能滿足要求,尤其配合位置無法保證精度,不能裝機使用,成型精度問題限制了3d打印的推廣和應(yīng)用。
為了提高3d打印零件的成型精度,常規(guī)的方法是減小3d打印點的尺寸,提高分辨率,比如提高激光束的匯聚性,讓熔化區(qū)域變更小,單個熔化區(qū)域尺寸達到微米級,但同時給超細材料的供給帶來很大難度,同時熔化區(qū)的變小會帶來成型速度大幅降低,效率的降低不適于工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用??傊R?guī)思路的3d打印是:
高速3d打印獲得低分辨率產(chǎn)品,低速3d打印獲得高分辨率產(chǎn)品。
那么,我們單從一個新技術(shù)發(fā)展特性來看,新技術(shù)對老技術(shù)的兼容和繼承性非常重要,也是必須的,否則就是空中樓閣。顯然,3d也須符合這個發(fā)展規(guī)律,增材制造結(jié)合切削減材制造技術(shù),二者高度兼容才能讓3d打印快速發(fā)展。
具體來說,就是將傳統(tǒng)銑削機床技術(shù)加入到3d打印成型過程中,仍然采用低分辨率的打印工藝,可保證高速成型工藝,然后用銑削的措施來保證成型精度,最終成型精度零件使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
目前,日本松浦機械和美國fabrisonic公司已經(jīng)開始嘗試將銑削技術(shù)和3d打印技術(shù)融合,國內(nèi)的沈陽新松機器人自動化股份有限公司也已經(jīng)開始進行3d打印復(fù)合技術(shù)開發(fā),實現(xiàn)了隨型流道注塑模具、葉片、螺旋槳及其它復(fù)雜零部件的快速制造。