靖哥3D打印：淺談3D打印發(fā)展的技術(shù)、應(yīng)用與標(biāo)準(zhǔn)

在3D打印領(lǐng)域，技術(shù)所呈現(xiàn)出的未來開啟了行業(yè)的發(fā)展，應(yīng)用的前景穩(wěn)定著發(fā)展，而標(biāo)準(zhǔn)的制定規(guī)范著發(fā)展。相輔相成，缺一不可。

技術(shù)開啟發(fā)展

一鍵按下去后，一個個復(fù)雜的數(shù)字模型，逐漸的變?yōu)橐粋�個三維物體。單是看著這個過程本身就是一種享受，而其中蘊含的潛力更是可以無限遐想，靖哥當(dāng)年就是因為這個入行的。

3D打印能夠火起來，憑借的就是技術(shù)。

雖然大多數(shù)人并不真正知道買個打印機(jī)做什么，但是伴隨著專利過期帶來的成本下降，短短幾個月內(nèi)，3D打印火遍南北半球，婦孺皆知，談必3D打印，否則你就落伍了。成百上千的生廠商在世界各地成立，并紛紛擠入市場。

然而，只是靠話題是不足以長期保持興奮的，不時還需要再來點刺激，比如說在成本、速度、精度等方面有重大突破的新技術(shù)，比如：

Carbon（原名Carbon3D），以號稱百倍于競爭技術(shù)的速度，和近乎連續(xù)過度的層厚精度而被大眾所熟知。由紅杉、Google等企業(yè)投資1.4億美金。Carbon至今已經(jīng)發(fā)布了兩款設(shè)備，M1和M2，其成形速度和精度確實有很大的提高，當(dāng)然價格也很前衛(wèi)，租金要4、5萬美金一年，而且目前只租不賣！

圖1 Carbon3D技術(shù)示意圖

近日終于發(fā)布了產(chǎn)品的這兩天剛發(fā)布新產(chǎn)品的Desktop Metal（明星級美國桌面金屬3D打印機(jī)開發(fā)商），也是被谷歌、寶馬等明星企業(yè)投資，融資總額接近于1億美金。宣傳中號稱打印速度百倍于競爭技術(shù)，而成本也碾壓對方。

這次共發(fā)布了兩款設(shè)備，其中一款Studio是面向個人或者小企業(yè)用戶，基本原理是將金屬粉末與聚合物預(yù)成型的絲材加熱，聚合物熔化并將混合物擠出，基本上是FDM的一個高配版。

圖2 Studio打印示意圖（Desktop Metal）

第二款設(shè)備是面向生產(chǎn)企業(yè)用戶，基本原理是將金屬粉末鋪設(shè)在平臺上，而后打印粘結(jié)劑，高溫熔化粘結(jié)劑形成坯件，最后在燒結(jié)爐中燒結(jié)得到所需材，原型在一定程度上屬于粘結(jié)劑噴射成形技術(shù)，延續(xù)了MIT的原有技術(shù)。

圖3 Production系列成形過程示意（Desktop Metal）

（采用改版的粘結(jié)劑燒結(jié)技術(shù)成形金屬，有利也有弊。相比于EBM與DMLS技術(shù)，它在速度、成本上的確有優(yōu)勢，但是在打印件質(zhì)量（強度、致密度）上就要明顯遜色了（因為前兩者是在高真空環(huán)境下成型的）。而在沒有同樣評價標(biāo)準(zhǔn)的前提下，談速度、談成本都是不公平的。所以，我們要談標(biāo)準(zhǔn)）。

當(dāng)然，技術(shù)本身沒有優(yōu)劣，有的只是是否找到了最合適的另一半——應(yīng)用市場。

應(yīng)用穩(wěn)定發(fā)展

驅(qū)動一個公司的發(fā)展，可以是技術(shù)，也可以是市場。有了技術(shù)，未必就有市場；但是滿足了市場的技術(shù)，一定能夠大展拳腳。

近幾個月來3D打印領(lǐng)域出的新聞，已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)移到了3D打印技術(shù)的應(yīng)用。無論是作為飛機(jī)的心臟的發(fā)動機(jī)的燃油噴嘴（GE Leap 發(fā)動機(jī)），還是高溫高負(fù)載的燃?xì)廨啓C(jī)葉片，還是各種為患者量身定制的醫(yī)療領(lǐng)域，抑或是文娛領(lǐng)域紐約時代廣場上的微縮王國Gulliver's Gate，一個集聚了100多個國家的各個地標(biāo)的場所。我們的注意力都被吸引到了最后的應(yīng)用領(lǐng)域。

圖4 Gulliver’s Gate 場景

3D打印是人類發(fā)明的非常了不起的一個工具，它可以讓計算機(jī)上的數(shù)字模型，以三維實體的形式真實的展現(xiàn)在我們面前�？梢越o不會、不愿意使用傳統(tǒng)工具的人多一個選項。

只有找到合適的應(yīng)用場所，工具才稱得上是工具。

時刻銘記著3D打印的優(yōu)勢在于提供個性化、小批量、高復(fù)雜度產(chǎn)品的訂制，就不會偏離3D打印的市場太遠(yuǎn)。

就如Carbon一直寄希望于工業(yè)領(lǐng)域可以大量的購入其服務(wù)；但工業(yè)領(lǐng)域卻是依賴于傳統(tǒng)批量制造帶來的規(guī)模效應(yīng)。而當(dāng)前，Carbon與Adidas共同合作，采用3D打印訂制鞋子不失為一種正確方向的探索。

圖5 Carbon為Adidas打印的運動鞋

很多企業(yè)在彈盡糧絕之后，終究明白，市場應(yīng)用才是正道，剛性需求才是王道。

標(biāo)準(zhǔn)保障發(fā)展

商鞅變法，統(tǒng)一度量衡，故而大秦一統(tǒng)天下。
3D打印，發(fā)展已過三載，縱然經(jīng)歷了近幾年技術(shù)帶來的市場喧囂，但終究還是回歸了理性，回到以市場需求為出發(fā)點。然而應(yīng)用的發(fā)展，離不開技術(shù)的規(guī)范；而技術(shù)的規(guī)范，離不開標(biāo)準(zhǔn)的制定。
當(dāng)今的3D打印市場上，可以說是有多少家設(shè)備生產(chǎn)商，就有多少種標(biāo)準(zhǔn)。
標(biāo)準(zhǔn)制定對于行業(yè)發(fā)展的推進(jìn)作用是毋庸置疑的，噪音減少了有效的信息就會更多的顯現(xiàn)出來，從而更加有利于企業(yè)針對性的解決問題。
近日， ASTM F42標(biāo)準(zhǔn)委員會又提出了15項規(guī)范3D打印發(fā)展的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，分別是：
1、金屬粉床熔融成形中粉末生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)指南Guide for Creating     Feedstock Specifications for Metal Powder Bed Fusion
2、（3D打印）加工周期參數(shù)存儲指南Guide     for Storage of Build Cycle Technical Data
3、金屬粉床熔融成形加工件的后續(xù)熱處理技術(shù)參數(shù)Specification for Post     Thermal Processing of Metal Powder Bed Fusion Parts
4、金屬粉床成形中使用的氣體及制氮機(jī)技術(shù)參數(shù)指南Guide for Specifying     Gases and Nitrogen Generators Used with Metal Powder Bed
5、粉床熔融成形中金屬粉末的裝填與存儲指南Guide for Receiving and     Storing of Metal Powders Used in Powder Bed Fusion
6、金屬粉床熔融成形工藝中粉末回收的實踐標(biāo)準(zhǔn)Practice for Metal     Powder Reuse in the Powder Bed Fusion Process
7、金屬粉床熔融成形設(shè)備的清潔指南Guide for Cleaning Metal     Powder Bed Fusion Machines
8、粉床熔融成形中金屬粉末的廢棄處理指南Guide for Disposal of     Metal Powders Used for Powder Bed Fusion
9、金屬粉床熔融成形設(shè)備的安裝確認(rèn)（IQ），運行確認(rèn)（OQ）和性能確認(rèn)指南（PQ）Guide for IQ, OQ and     PQ of Metal PBF Machines
10、金屬粉床熔融成形工藝的數(shù)據(jù)流控制實踐標(biāo)準(zhǔn)Practice for Digital     Data Workflow Control for the Metal Powder Bed Fusion Process
11、金屬粉床熔融成形零件的加工計劃指南Guide to Establish     Manufacturing Plan for Metal Powder Bed Fusion Production Parts
12、通過金相分析確定金屬粉床熔融成形中樣品與零件的孔隙指南Guide for Metallographic     Evaluation of Metal Powder Bed Fusion Test Specimens and Parts to     determine porosity
13、金屬粉床熔融成形零件制造過程操作人員培訓(xùn)項目創(chuàng)建指南Guide for Establishing a     Personnel Training Program for Metal Powder Bed Fusion Part Production
14、金屬粉床熔融成形設(shè)備制定維修以及維修指南Guide for Creating     Maintenance Schedules and Maintaining Metal Powder Bed Fusion Machines
15、金屬粉床熔融成形設(shè)備及其附屬系統(tǒng)的校準(zhǔn)指南Guide for Calibrating     Metal PBF Machines and Subsystems

這些標(biāo)準(zhǔn)的制定，在不針對具體任何一種成形工藝的前提下，規(guī)定了成形工藝中操作人員的培訓(xùn)流程、粉末材料的準(zhǔn)備/回收/處理，以及樣品的后處理和質(zhì)量檢驗。這些規(guī)定并沒有真正觸及到3D打印工藝的核心，但是已經(jīng)可以為設(shè)備、工藝的研發(fā)提供很好地質(zhì)量保障。個人與企業(yè)，參與、了解標(biāo)準(zhǔn)的制定，對于企業(yè)、個人、行業(yè)的發(fā)展都是有積極的推動作用。

用一句話來總結(jié)：標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用與技術(shù)，這三者在發(fā)展中改變，改變中發(fā)展著。

南極熊，3D打印專業(yè)媒體平臺。點擊進(jìn)入網(wǎng)址http://m.lhkhtyz.com/

來源：靖哥3D打印