3D打印能否在成本上與傳統(tǒng)制造競爭,？Evolve選擇熱塑性電子照相工藝潛力巨大

南極熊導(dǎo)讀：幾十年前，人們可能不曾想到,，隨著CNC數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn),，會替代傳統(tǒng)的手工作業(yè)方式。但是,，當(dāng)新技術(shù)出現(xiàn)時(shí),，總會有一些質(zhì)疑的聲音，同時(shí)也有一些人,，可以捕捉機(jī)會脫穎而出,。下一個(gè)會不會是3D打印呢,？

Evolve Additive Solutions公司表示，只要有可能,，3D打印的設(shè)計(jì)優(yōu)勢就會發(fā)揮作用,。目前，該公司已開始使用3D打印技術(shù)高速生產(chǎn)聚合物部件,。

△STEP工藝,，使用從高速成像中借用的技術(shù)。它可以以高達(dá)每小時(shí)286立方英寸的沉積速率,，實(shí)現(xiàn)批量打印零件

該公司正在為3D打印在成本上，可直接替換傳統(tǒng)制造方法（尤其是注塑成型）工藝而做準(zhǔn)備,。事實(shí)上,，公司聯(lián)合創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官兼總裁Steve Chillscyzn表示,，以部分成本,，而不是設(shè)計(jì)自由為主導(dǎo)，是3D打印工藝尋找機(jī)會的最佳方式,。在南極熊總結(jié)的《這20項(xiàng)3D打印技術(shù),，中國幾乎空白》,這種技術(shù)也已入選。

△3D打印對于傳統(tǒng)工藝,，具有節(jié)約成本,、更快的制造速度、減小庫存壓力,、解決供應(yīng)鏈,、提升設(shè)計(jì)性能等點(diǎn)

迄今為止，3D打印的進(jìn)步,，一直是通過滿足其他生產(chǎn)工藝無法滿足的需求,，來證明自己的商業(yè)價(jià)值。其中有許多與零件合并,、輕量化,、復(fù)雜形式、定制和小批量生產(chǎn)有關(guān),。在大多數(shù)情況下,，該技術(shù)可以證明通過改變原始設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)提高性能的優(yōu)勢,，即使單位成本被提高,，客戶覺得也是合理的。

但未來能不能有一種更平衡的可能,，即實(shí)現(xiàn)高速批量生產(chǎn),，又可以實(shí)現(xiàn)更低成本呢,？
所以，已經(jīng)有人正向著與傳統(tǒng)工藝,，更具有競爭力的新方法進(jìn)行創(chuàng)新,，如Evolve開發(fā)了一種新的3D打印技術(shù)STEP（選擇熱塑性電子照相工藝），能夠以更高的速度生產(chǎn),，且價(jià)格更接近傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)聚合物部件,。

△Steve Chillscyzn是Evolve公司首席執(zhí)行官,。該公司正在為3D打印工藝,，尋找可替代傳統(tǒng)工藝的制造速度，以及成本方式

Evolve這些機(jī)器和生產(chǎn)流程,，已經(jīng)花費(fèi)了數(shù)年的時(shí)間進(jìn)行研究,。概括的說是3D打印借鑒了高速2D打印,，但該過程不是打印文檔，而是使用電子照相成像來打印材料層,。

X,、Y和Z的高速閉環(huán)控制，通過快速構(gòu)建零件和支撐材料以及在單個(gè)零件中,，快速應(yīng)用材料組合來確保精確的分辨率和一致性,。其Model SVP 3D打印系統(tǒng)能夠以每小時(shí) 286 立方英寸的速度建造，這意味著一臺機(jī)器每年,，可以交付約8噸的3D打印塑料部件,，首席執(zhí)行官說。

選擇性熱塑電子照相3D打印技術(shù)（STEP）原理

Selective Thermoplastic Electrophotographic Process這個(gè)名字,，本身由4個(gè)單詞組成,。①“Selective ”選擇性。具有以非常精確的方式放置粒子的能力,。將每個(gè)特定材料體素（每個(gè)3D像素堆疊）精確地打印放置在層中,；而且，能夠?qū)�兩種不同材料的兩個(gè)單獨(dú)的體素并排放置在同一層中,；甚至,，能夠在單層中并排放置不同顏色的體素。 這種選擇性能力在全球領(lǐng)先,，為材料選擇,、材料屬性和顏色選擇開辟了一個(gè)全新的世界。
②“ Thermoplastic”熱塑性,。能夠3D打印標(biāo)準(zhǔn)工程熱塑性塑料制成的零件,，例如ABS、尼龍、TPU甚至性能更高的熱塑性塑料,，例如PEAK,、PEK等。
③“Electrophotographic”電子照相,，它是激光打印機(jī)的專業(yè)詞匯,。 利用世界上最強(qiáng)大的2D打印引擎柯達(dá)NexPress™，對每個(gè)圖層進(jìn)行打印成像,。
在3D打印中使用電子照相技術(shù)非常罕見,，它是允實(shí)現(xiàn)多種材料和多種顏色3D打印零件的關(guān)鍵要素之一。
④“Process”過程,。 結(jié)合專有的硬件和軟件,，實(shí)現(xiàn)可控的、可重復(fù)的制造能力,。 在質(zhì)量,、速度、成本和生產(chǎn)率之間取得很好的結(jié)果,。

其實(shí)，其3D打印的工藝原理,，可以概括為三大過程

△三大過程

第一步：選擇性放置零件材料和支撐材料粉末,，并轉(zhuǎn)印到硒鼓。這是傳統(tǒng)的非常成熟的電子照相成像技術(shù),。
第二步：對轉(zhuǎn)印進(jìn)行嚴(yán)格控制,，層與層之間進(jìn)行對準(zhǔn)，保證質(zhì)量,；
第三步：使用高溫,，并施加壓力，對材料進(jìn)行融合堆疊,，3D打印成型,。

△Evolve的STEP 3D打印機(jī)

△STEP工藝的打印過程

制造成本具有巨大優(yōu)勢

△為選定的客戶提供測試樣機(jī)，它們能夠幫助新設(shè)備進(jìn)行評估,，和提供優(yōu)化反饋

Chillscyzn說,，零件成本將是贏得STEP工藝認(rèn)可的最快方式。與注塑成型相比,，3D打印的優(yōu)勢非常吸引人,，包括設(shè)計(jì)優(yōu)勢和免于加工等。但更高的單件成本,，迫使用戶權(quán)衡這些優(yōu)勢與利弊,。

所以，該技術(shù)需要在成本上克服這個(gè)障礙,。數(shù)字制造服務(wù)提供商Fathom,，將成為接收下一個(gè)測試樣機(jī)的客戶之一,。Evolve和Fathom將開發(fā)一種STEP成本計(jì)算工具，以更容易地計(jì)算和分析應(yīng)對解決方案,。

△這是一個(gè)生產(chǎn)部件,，但現(xiàn)在只有3D打印技術(shù)才能制造這種支架，包括接頭扎帶,。因此,，該技術(shù)在特殊構(gòu)建上，具有特殊的優(yōu)勢

目前,，樂高和Stanley Black&Decker,，已是Evolve的投資者之一。在特殊結(jié)構(gòu)加工中,，例如,，一個(gè)內(nèi)置水密球閥的3D打印集流體歧管，以及一組9個(gè)相關(guān)的托架,，這些都可以使用該技術(shù)輕而易舉的實(shí)現(xiàn),，同時(shí)，因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)按需制造,，減小了庫存壓力,。

但Chillscyzn表示，在很多情況下,，新創(chuàng)意目標(biāo)是該技術(shù)的第二要?jiǎng)?wù),。目前做重要的，技術(shù)必須憑借自身的優(yōu)點(diǎn),，贏得作為生產(chǎn)過程的認(rèn)可,，才能改變零件加工中更廣泛的使用。

南極熊認(rèn)為,，3D打印與傳統(tǒng)制造有著本質(zhì)的不同,，簡化后的生產(chǎn)方式突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制，將生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)與優(yōu)化產(chǎn)品性能成為可能,。這提升了廠家的生產(chǎn)彈性,、縮短生產(chǎn)周期，并將真正的創(chuàng)新思維帶入產(chǎn)品之中,。

但就像Chillscyzn所表示的那樣,，目前第一要素，可能首要考慮如何將成本降低,，讓更多的傳統(tǒng)加工使用該技術(shù),。但隨著該技術(shù)和材料的進(jìn)步，未來這些都會被解決。