近年來關(guān)于3D打印的新聞是屢見報(bào)端,給人一種沒有打不出,只有你想不到的感覺,而隨著科技的發(fā)展,是不是真的有一天我們可以告別鐵水鋼包和機(jī)床電鉆,只需要在計(jì)算機(jī)前拖動(dòng)鼠標(biāo)繪制三維模型,然后優(yōu)雅地點(diǎn)一下打印,就可以大功告成了?
雖然3D打印是一個(gè)很好的技術(shù),但是想要取代傳統(tǒng)制造業(yè),還真是有很長的路要走,或許永遠(yuǎn)也取代不了。
3D打印要面對(duì)的第一個(gè)問題就是尺寸精度,以制造CPU芯片為例,人們現(xiàn)在已經(jīng)掌握了10納米的硅工藝,那么3D打印能做到嗎?我們目前能夠找到的最好的3D打印機(jī)精度差不多是100微米,也就是1000納米,這顯然差太多,其實(shí)對(duì)于把材料融化,再堆積成型的3D打印來說,想要達(dá)到10微米以下的精度是很難的,原因是材料在噴頭處形成的液滴直徑大概就有10微米,而要用直徑10微米的液滴來達(dá)到10微米以下的精度,那幾乎就是不可能的。
雖然學(xué)術(shù)界有一些辦法能夠解決這些問題,但是到目前為止最高也只能夠達(dá)到1微米,而且在學(xué)術(shù)界和廣泛的商業(yè)應(yīng)用之間,往往還有一個(gè)很漫長的過程,因此,僅就芯片制造這一個(gè)領(lǐng)域來說,短時(shí)間內(nèi)想通過3D打印技術(shù)來挑戰(zhàn)傳統(tǒng)工藝,這是不太可能的。
3D打印面對(duì)的第二個(gè)問題就是材料受限。很顯然,并不是所有的材料都能夠3D打印出來。目前常見的3D打印機(jī),是通過融化高分子材料再成形的,也有一些3D打印機(jī)可以打印特定的金屬材料,這就引出了3D打印要面對(duì)的另外一個(gè)問題,那就是產(chǎn)品的性能,特別是機(jī)械性能。大眾對(duì)于制造的理解可能往往只是一種用特定的材料實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的外形,從這種理解上來看,3D打印的確是很完美,然而在機(jī)械制造的業(yè)內(nèi)人士看來,這當(dāng)然不對(duì)。
在傳統(tǒng)制造當(dāng)中,人們對(duì)于材料的各種冷熱處理可以在很大程度上改變材料的性能,比如說一個(gè)沒有經(jīng)過熱處理的小錘子,可能硬度甚至還比不上釘子,那最后只能用來敲核桃。而現(xiàn)在的3D打印技術(shù)對(duì)于材料微觀結(jié)構(gòu)的控制可是極其有限的,對(duì)材料性能的控制那更是非常有限。所以,3D打印固然是很好的技術(shù),但是技術(shù)并不是用來迷信的,人類的制造技術(shù)發(fā)展到如今,沒有哪一種制造技術(shù)可以單打獨(dú)斗地解決所有問題,我相信3D打印也不能夠。
另外,3D打印和傳統(tǒng)制造之間并不是你死我活的關(guān)系,沒有必要非用一種技術(shù)去取代另外一種。3D打印可以是現(xiàn)有制造技術(shù)的一個(gè)非常好的補(bǔ)充和完善,同時(shí)3D打印更大的意義在于,讓更多的普通人可以更方便的設(shè)計(jì)和制造自己的產(chǎn)品,而無需借助于工程。比如建筑設(shè)計(jì)師們可以快速的打印模型來驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì),藝術(shù)家們也可以更自由的創(chuàng)造藝術(shù)品,老師們可以更方便地把書本上的東西變成學(xué)生們看得見摸得著的模型,而孩子們也可以DIY自己的玩具,3D打印也許真的可以改變世界,但或許不是以人們之前想象的那種方式吧。
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